深海微生物的研究进展(6篇)
深海微生物的研究进展篇1
关键词：缓释制剂；微球；PELA
根据《中华人民共和国药典》2005年版规定，缓释制剂（sustainreleasepreparation，SRP）系指口服药物在规定释放介质中，按要求级缓慢地非恒速释放，与其相应的普通制剂比较，给药频率减少一半或有所减少，且能显著增加患者顺应性的制剂[1]。缓释制剂是第三代药物制剂，这种制剂由于克服了频繁给药的弊端，有利于降低药物的不良反应，能在较长时间内维持体内药物有效浓度，可减少用药的总剂童，用最小剂量达到最大药效，从而可大大提高患者服药的顺应性，被广泛用于治疗多种疾病。随着经济和科学技术的发展，新辅料、新材料、新设备和新工艺的不断涌现及药物载体的修饰等，更为药剂工作者在缓释、控释制剂领城的探索和发展提供了广阔空间[2]。其中非甾体类止痛药由于在止痛消炎方面的良好疗效，以及释放时间短需频繁给药的特点被多次改良为新试剂投放市场。而纳米微球作为缓释药物载体的技术在多做药物研制方面取得成功，本文就近几年来纳米微球非靶向缓释制剂的开发，特别在非甾体类止痛药缓释制剂上的研究进展和发展趋势作一综述。
1.微球缓释制剂
缓释、控释制剂作为一种较新剂型，它克服了常规制剂一日给药频繁、使用不便而且血药浓度起伏很大、有“峰谷”现象、不良反应多等缺点，可较持久释放药物，减少用药频率，降低血浓峰谷现象，提高药效和安全度。级释制剂按制剂型可分为片剂、胶囊剂、膜制剂、眼用制剂、微球等[3]
1.1微球制剂
微球（microsphere）是指药物溶解或分散在高分子材料基质中形成的粒径为l-40微米的微小球状实体，而粒径在10―1000nm之间的通常称之为纳米球（又称毫微球、纳米粒）。制备微球的载体材料很多，主要分为天然高分子微球（如淀粉微球、白蛋白微球、明胶微球、壳聚糖等）和合成聚合物微球（如聚乳酸微球）。微球技术作为一种新型给药技术，首先通过调节和控制药物的释放速度实现长效的目的，同时又能保护药物，特别是蛋白质、多肽类药物免遭破坏，掩盖药物的不良口味，减少给药次数和药物刺激，降低毒性和副作用，提高疗效。此外，微球还与某些细胞组织有特殊亲和性，能被器官组织的网状内皮系统所内吞或被细胞融合，集中于靶区逐步扩散释出药物或被溶酶体中的酶降解而释出药物。目前有关微球应用的报道很多，很多微球产品已经进入市场，包括米诺环素可吸收性微球、美国Genetech公司的生长素、日本武田公司的亮丙瑞林微球等。其中亮丙瑞林微球缓释时问长达6个月，仅治疗与激素相关肿瘤的醋酸亮丙瑞林一个产品。2OO6年在美国市场的年销售额就达6.99亿美元，充分显示了这类产品的潜力。微球的应用可分为两大类：靶向和非靶向，本文主要从这非靶向的方面对微球制剂现有的应用进展进行综述，同时还简要介绍微球制剂现在存在的一些问题和解决方法[3]。
2.PELA纳米微球的研究进展
中国科学院成都有机化学研究所将聚乙二醇（PEG）引入聚乳酸（PLA）中，制成聚-DL乳酸-聚乙二醇共聚物（PELA），PELA作为一种可生物降解的高分子材料，是一种以D，L-聚乳酸为硬段，聚乙二醇为软段的高分子共聚物。与以往的高分子共聚物聚乳酸（PLA）相比，提高了微球亲和性，增加了药物在微球储存和降解过程中的稳定性[4]。其分子结构如下：
海藻酸钠在溶液状态下能与金属离子如Ca、Al等发生化学反应，其结果是金属离子将Na置换出来，并将海藻酸钠的长分子链维系在一起而形成凝胶。海藻酸钠液滴与氯化钙反应形成海藻酸钙凝胶微球的过程是溶胶一凝胶相转移过程。
海藻酸钠浓度过高（>2.5%）会导致溶液过粘，不利于滴制法的进行，而浓度过低（
3.总结
生物可降解聚合物纳米粒作为控释、缓释制剂已日见倪，虽然目前上市的产品不多，但是用其作疫苗、生长激素胰岛素、抗肿瘤药、避孕药等药物载体的研究正广泛而深的进行，并且许多药物正处在实验室及临床研究阶段。药在体内循环时问延长是药物控释成功的关键，通过聚合物纳米粒进行表面修饰可以达到这些目的。目前这一技术在运动医学相关药物上运用得并不多，通过对相关文献的研究，将生物可降解聚合物纳米微球作为缓释制剂进行研制是有尝试意义的。
参考文献
[1]中华人民共和国药典.北京；化学工业出版社，2005.
[2]朱斌，陈晓光.缓释制剂的研究进展[J].四川职业技术学院学报.2007，11.
[3]任海霞，朱家壁，汤h.微球制剂的应用研究进展[J].药学进展.2007，02.
深海微生物的研究进展篇2
关键词：植物微核技术原理环境污染水质监测
近年来随着工、农业的快速发展，人类活动的加剧，人们排放的废物严重污染了我们的生活环境，使环境中的有毒污染物日益增加，这些污染物不仅破坏了生态系统的平衡，而且对人类的生存造成了极大的威胁，环境污染已经成为全球共同关注的热点问题。为了检测出已经存在或潜在的危害，各种环境监测技术也应运而生，植物微核技术是根据遗传学上染色体畸变的原理而建立的一种环境污染的生物监测方法，在对大气、土壤、水环境中的各种有毒物质的遗传毒性检测方面得到了广泛应用［1］。
1.植物微核技术的建立及发展
微核技术（micrnucleustechnology）是根据遗传学上染色体畸变的原理建立的，是以动植物为材料，利用细胞生物学方法观察其出现的微核率来表示材料受遗传损伤程度的一种检测方法。微核技术创建于20世纪70年代初，Matter和Schmid等在研究人类和哺乳动物细胞损伤时，初步建立了间期细胞的微核测定技术。1978年美国西伊立诺大学的马德修以紫露草为材料，通过花粉母细胞4分体微核数量作为测定环境污染技术，取得了良好效果［1］。20世纪80年代初期，美国的Degraas建立了蚕豆次生根尖微核检测系统［2］。此后越来越多的人采用各种植物微核技术进行不同领域的检测研究。实验证明，利用植物微核监测技术监测水质污染、大气污染和土壤污染，是一种行之有效的方法。1980年美国国家环保局将此方法确定为监测环境污染的常规项目，我国也于1986年将其编入《环境监测技术规范》。
植物微核技术最早主要应用于监测环境污染，后来逐渐发展成为农药、杀虫剂、食品添加剂等毒理学检测的一项普遍技术。目前，植物微核技术发展较快，除紫露草外，又研究出了很多适合的植物材料，如蚕豆根尖、叶尖、大蒜根尖等，并建立了监测地表水、地下水、饮用水源水、饮用水、工业废水、海水等不同的测试系统。深入研究植物微核技术在水质监测中的应用，对于指导和完善水和废水的生物危害性测定及评价，进而深入保护我国水源及水质安全性评价均具有重要的意义。
2.植物微核技术的原理
微核是指位于生物细胞的细胞质中独立于主核，直径小于1/20―1/3，完全与主核分开的圆形或椭圆形的小核，它可以是整条染色体或染色体断片，其染色性与主核一致，其中部分微核具有DNA复制能力。细胞的染色体在复制过程受损时经常会发生一些断裂或丢失，细胞进入下一次分裂时，断裂的染色体没有着丝粒，不能随有丝分裂进入子细胞，以游离的方式存在于细胞质中，从而形成一个或数个小核。因此在细胞分裂后就可以观察统计微核的个数，以此评估环境污染导致染色体畸变的程度，从而间接地体现环境污染的程度。实验中以微核率来表示材料受遗传损伤程度。微核率是指生物材料经细胞生物学方法制片后，在显微镜下观测的1000个细胞当中微核细胞所占的比率，也可以每个细胞当中微核的平均值来计算。微核千分率=（观察细胞中具有微核的细胞数/所有观察的细胞数）×1000‰。
3.植物微核技术在水质监测研究中的应用
植物微核技术是一种有效的生物学短期测试方法，在环境监测方面发挥了重要作用。以下分别就植物微核技术在水质监测地表水、饮用水、工业废水、生活污水、海水等方面的研究作简要介绍。
3.1地表水
地表水是人类赖以生存的基础，与人们的生活和生产息息相关。植物微核技术因具有前述的诸多优点而被广泛运用于地表水监测的研究，目前已成为揭示水质生物危害性测定及评价不可或缺的工具。陈光荣筛选出了一个理想的敏感性高的蚕豆品种――松滋青皮豆，并首次运用该技术监测青山湖污染。后来提出了“污染指数”评判标准，为类似的水质检测研究提供了有益的借鉴和指导。赵淑媛在哈尔滨松花江上下游设四个采样点，采用蚕豆根尖细胞微核试验测试其蚕豆根尖细胞微核率和污染指数来检测其水质［3］。周立人等采用蚕豆根尖微核技术对南淝水河水体七个采样点进行了测定。结果表明：除董铺水库水源基本无污染外，其余各点均有不同程度的污染［4］。另外，王焕校、徐鑫成等也利用蚕豆根尖植物微核技术对松花江流域阿什河段的水质污染进行了监测。近年来利用紫露草、紫竹梅4分体微核技术，蚕豆、大蒜、洋葱、水花生等根尖细胞微核技术监测河流、湖泊等方面的研究多有报道，表明植物微核技术正日趋完善，便于规范化推广应用。
3.2饮用水
饮用水安全与人体健康直接相关。由于饮用水中存在大量氯的衍生物，此类有机物大都呈低剂量长期暴漏的特点，常规的理化分析不足以对水质状况作出全面的评价。因此，有必要建立一种有效的测试方法评价水中有机物对生物特别是对人体的遗传毒性，以准确直观地反映对人体健康的潜在危害。植物微核技术对低浓度的有机物非常敏感，可通过微核率、双核率、有丝分裂指数、染色体畸变率等一系列指标得以体现，是一种快速、有效的体外短期生物学检测方法。
3.3工业废水
多年来工业废水的监督检测主要采用常规的物理和化学监测方法。理化方法虽能精确地分析废水的污染成分，但不能直接反映出废水污染环境后引起的生物学效应，以及污染物质潜在的长期的危害性，尤其是污染物质的遗传毒性。植物微核技术能反映出诱变污染物对生物遗传物质的综合毒性和破坏程度，是监测工业废水的良好方法。刘瑞祥等利用蚕豆根尖微核技术检测合成氨工业水的遗传毒性，结果表明：洗煤气水、洗甲醇水均具有较强的致突变性。这也是首次报道合成氨工业水的生物毒性检测。
3.4海水
海洋污染生物学监测也是水环境监测研究的重要领域之一。使用较多的方法有微型生物群落分析法（PFU法）和海胆受精卵发育异常法两种。但由于受季节、气候、材料采集等影响，实验操作上有一定难度，发光细菌法在国内应用也不普遍。因此，建立一种简便可靠、适用于实验室操作的海洋生物学监测新方法有着显著的意义。马明辉等分别用紫露草和蚕豆根尖微核技术对我国金海海水的污染状况进行了研究，提示了该技术用于海水污染监测的可能性，并提出了污染指数划分海水污染等级的初步标准。
植物微核技术自问世以来，作为一种经济、简便、可靠的短期生物学监测方法而被广泛应用于水质检测研究的诸多领域。但是，植物微核技术也有其局限性：它适合于测试潜在染色体损伤的因子，但无法测出作用于特殊组织或不能达到靶细胞，以及仅仅诱发基因突变的因子；它见长于短期测试，而不适合于积蓄作用和慢性诱变力的检测；机理研究深入不够，新的检测技术探索不够；技术和方案的标准化工作有待进一步发展。
参考文献：
［1］HeddieJA，CininoMC，HayashiM，etal.MicronueleiasanindexofcytogenticdamagePastPresentandFuture［J］.EnvironMoleMutagen，1991，1&277-291.
［2］黄坤艳.植物微核技术在环境污染监测中的建立与应用［J］.北京农业，2009，9，（25）：14-15.
深海微生物的研究进展篇3
腐蚀是一种悄悄进行且后果严重的破坏，在造成巨大经济损失的同时也给国家的经济建设造成沉重负担，李伟华为此一直忧心，她主要致力于海洋工程材料的腐蚀与防护研究工作，并在环境友好型缓蚀剂、阻锈剂和有机涂层等新型微一纳米级高分子功能性海洋工程防腐蚀修复材料的研究方面有自己独到的见解。天道酬勤，她以原创性的前沿理论为指导，深入研究海洋腐蚀环境下高效防护机理，力推产品开发和产业转化，为临海和涉海工业的可持续建设和可循环发展做出了显著贡献。
近五年来，李伟华忙碌而充实，她先后主持并完成多项国家、省部级科研项目：国家面上自然科学基金、“863计划”、国家支撑计划以及山东省重大专项、山东省自然科学杰出青年基金、山东省自然科学基金、山东省科技发展计划和山东省中青年科学家奖励项目等。“一个个项目的研究实施，让我获得了点滴的成长，也让我的科研思路不断突破。”通过项目实践，李伟华率先开展了海洋天然提取物作为碳钢和铜基海水缓蚀剂的系统研究，取得了系列成果：对海洋油气田酸洗腐蚀条件下绿色杂环缓蚀剂的分子裁剪筛制、防腐性能测定和机理分析进行了研究；对海洋工程钢筋混凝土结构环境下，友好型有机迁移阻锈剂的作用机理进行了研究；在新型海洋工程结构长效防腐涂料的研究中，实现纳米颜填料复合改性、成功开发环保无溶剂树脂基体：在国内率先开展既有重力墩式码头和在役预应力桥梁耐久性评估与寿命预测，并跟进钢筋混凝土结构腐蚀传感器和腐蚀监测系统的配套研制，取得重要进展。
“每完成一项防腐蚀工程，为企业或国家阻止了腐蚀的继续产生和发展，我们的工作得到肯定，自己就会觉得长期的理论研究和实验室工作是非常有价值的，工作中的付出也是值得的。”纷至沓来的荣誉是对李伟华科研工作的褒奖与肯定。她先后荣获海洋工程科学技术奖二等奖、山东省科技进步奖二等奖、第四届新世纪巾帼发明家新秀奖、第五届齐鲁巾帼发明家优秀奖和中国港口科技进步奖三等奖等。
深海微生物的研究进展篇4
关键词海洋生物技术
发展展望
近10年来，由于海洋在沿海国家可持续发展中的战略地位日益突出，以及人类对海洋环境特殊性和海洋生物多样性特征的认识不断深入，海洋生物资源多层面的开发利用极大地促进了海洋生物技术研究与应用的迅速发展。1989年首届国际海洋生物技术大会（以下简称MPS大会）在日本召开时仅有几十人参加，而1997年第四届IMBC大会在意大利召开时参加入数达1000多人。现在IMBC会议已成为全球海洋生物技术发展的重要标志，出现了火红的局面。《IMBC2000》在澳大利亚刚刚开过，《IMBC2003》的筹备工作在日本已经开始，以色列为了举办们《IMBC2006》早早作了宣传，并争到了举办权。每3年一届的IMBC不仅吸引了众多高水平的专家学者前往展示与交流研究成果，探讨新的研究发展方向，同时也极大地推动了区域海洋生物技术研究的发展进程。在各大洲，先后成立了区域性学术交流组织，如亚太海洋生物技术学会、欧洲海洋生物技术学会和泛美海洋生物技术协会等。各国还组建了一批研究中心，其中比较著名的为美国马里兰大学海洋生物技术中心、加州大学圣地亚哥分校海洋生物技术和环境中心，康州大学海洋生物技术中心，挪威贝尔根大学海洋分子生物学国际研究中心和日本海洋生物技术研究所等。这些学术组织或研究中心不断举办各种专题研讨会或工作组会议研究讨论富有区域特色的海洋生物技术问题。1998年在欧洲海洋生物技术学会、日本海洋生物技术学会和泛美海洋生物技术协会的支持下，原《海洋生物技术杂志》与《分子海洋生物学和生物技术》合刊为《海洋生物技术》学报（以下简称MBT），现在它已成为一份具有权威性的国际刊物。海洋生物技术作为一个新的学科领域已明确被定义为“海洋生命的分子生物学如细胞生物学及其它的技术应用”。
为了适应这种快速发展的形势，美国、日本、澳大利亚等发达国家先后制定了国家发展计划，把海洋生物技术研究确定为21世纪优先发展领域。1996年，中国也不失时机地将海洋生物技术纳入国家高技术研究发展计划（863计划），为今后的发展打下了基础。不言而喻，迄今海洋生物技术不仅成为海洋科学与生物技术交叉发展起来的全新研究领域，同时，也是21世纪世界各国科学技术发展的重要内容并将显示出强劲的发展势头和巨大应用潜力。
1．发展特点
表1和表2列出的资料大体反映了当前海洋生物技术研究发展的主要特点。
1.1加强基础生物学研究是促进海洋生物技术研究发展的重要基石
海洋生物技术涉及到海洋生物的分子生物学、细胞生物学、发育生物学、生殖生物学、遗传学、生物化学、微生物学，乃至生物多样性和海洋生态学等广泛内容，为了使其发展有一个坚实的基础，研究者非常重视相关的基础研究。在《IMBC2000》会议期间，当本文作者询问一位资深的与会者：本次会议的主要进步是什么？他毫不犹豫的回答：分子生物学水平的研究成果增多了。事实确实如此。近期的研究成果统计表明，海洋生物技术的基础研究更侧重于分子水平的研究，如基因表达、分子克隆、基因组学、分子标记、海洋生物分子、物质活性及其化合物等。这些具有导向性的基础研究，对今后的发展将有重要影。
1.2推动传统产业是海洋生物技术应用的主要方面
目前，应用海洋生物技术推动海洋产业发展主要聚焦在水产养殖和海洋天然产物开发两个方面，这也是海洋生物技术研究发展势头强劲。充满活力的原因所在。在水产养殖方面，提高重要养殖种类的繁殖、发育、生长和健康状况，特别是在培育品种的优良性状、提高抗病能力方面已取得令人鼓舞的进步，如转生长激素基因鱼的培育、贝类多倍体育苗、鱼类和甲壳类性别控制、疾病检测与防治、DNA疫苗和营养增强等；在海洋天然产物开发方面，利用生物技术的最新原理和方法开发分离海洋生物的活性物质、测定分子组成和结构及生物合成方式、检验生物活性等，已明显地促进了海洋新药、酶、高分子材料、诊断试剂等新一代生物制品和化学品的产业化开发。转贴于
表1近期IMBC大会研讨的主要内容
表2近期IMBC大会和《MarineBiotechnology》学报论文统计表
1.3保证海洋环境可持续利用是海洋生物技术研究应用的另一个重要方面
利用生物技术保护海洋环境、治理污染，使海洋生态系统生物生产过程更加有效是一个相对比较新的应用发展领域，因此，无论是从技术开发，还是产业发展的角度看，它都有巨大的潜力有待挖掘出来。目前已涉及到的研究主要包括生物修复（如生物降解和富集、固定有毒物质技术等）、防生物附着、生态毒理、环境适应和共生等。有关国家把“生物修复”作为海洋生态环境保护及其产业可持续发展的重要生物工程手段，美国和加拿大联合制定了海洋环境生物修复计划，推动该技术的应用与发展。
1.4与海洋生物技术发展有关的海洋政策始终是公众关注的问题
其中海洋生物技术的发展策略、海洋生物技术的专利保护、海洋生物技术对水产养殖发展的重要性、转基因种类的安全性及控制问题、海洋生物技术与生物多样性关系以及海洋环境保护等方面的政策、法规的制定与实施倍受关注。
2.重点发展领域
当前，国际海洋生物技术的重点研究发展领域主要包括如下几个方面：
2.1发育与生殖生物学基础
弄清海洋生物胚胎发育、变态、成熟及繁殖各个环节的生理过程及其分子调控机理，不仅对于阐明海洋生物生长、发育与生殖的分子调控规律具有重要科学意义，而且对于应用生物技术手段，促进某种生物的生长发育及调控其生殖活动，提高水产养殖的质量和产量具有重要应用价值。因此，这方面的研究是近年来海洋生物技术领域的研究重点之一。主要包括：生长激素、生长因子、甲状腺激素受体、促性腺激素、促性腺激素释放激素、生长一催乳激素、渗透压调节激素、生殖抑制因子、卵母细胞最后成熟诱导因子、性别决定因子和性别特异基因等激素和调节因子的基因鉴定、克隆及表达分析，以及鱼类胚胎于细胞培养及定向分化等。
2.2基因组学与基因转移
随着全球性基因组计划尤其是人类基因组计划的实施，各种生物的结构基因组和功能基因组研究成为生命科学的重点研究内容，海洋生物的基因组研究，特别是功能基因组学研究自然成为海洋生物学工作者研究的新热点。目前的研究重点是对有代表性的海洋生物（包括鱼、虾、贝及病原微生物和病毒）基因组进行全序列测定，同时进行特定功能基因，如药物基因、酶基因、激素多肽基因、抗病基因和耐盐基因等的克隆和功能分析。在此基础上，基因转移作为海洋生物遗传改良、培育快速生长和抗逆优良品种的有效技术手段，已成为该领域应用技术研究发展的重点。近几年研究重点集中在目标基因筛选，如抗病基因、胰岛素样生长因子基因及绿色荧光蛋白基因等作为目标基因；大批量、高效转基因方法也是基因转移研究的重点方面，除传统的显微注射法、基因枪法和精子携带法外，目前已发展了逆转录病毒介导法，电穿孔法，转座子介导法及胚胎细胞介导法等。
2.3病原生物学与免疫
随着海洋环境逐渐恶化和海水养殖的规模化发展，病害问题已成为制约世界海水养殖业发展的瓶颈因子之一。开展病原生物（如细菌、病毒等）致病机理、传播途径及其与宿主之间相互作用的研究，是研制有效防治技术的基础；同时，开展海水养殖生物分子免疫学和免疫遗传学的研究，弄清海水鱼、虾、贝类的免疫机制对于培育抗病养殖品种、有效防治养殖病害的发生具有重要意义。因此，病原生物学与免疫已成为当前海洋生物技术的重点研究领域之一，重点是病原微生物致病相关基因、海洋生物抗病相关基因的筛选、克隆，海洋无脊椎动物细胞系的建立、海洋生物免疫机制的探讨、DNA疫苗研制等。
2.4生物活性及其产物转贴于
海洋生物活性物质的分离与利用是当今海洋生物技术的又一研究热点。现人研究表明，各种海洋生物中都广泛存在独特的化合物，用来保护自己生存于海洋中。来自不同海洋生物的活性物质在生物医学及疾病防治上显示出巨大的应用潜力，如海绵是分离天然药物的重要资源。另外，有一些海洋微生物具有耐高温或低温、耐高压、耐高盐和财低营养的功能，研究开发利用这些具特殊功能的海洋极端生物可能获得陆地上无法得到的新的天然产物，因而，对极端生物研究也成为近年来海洋生物技术研究的重点方面。这一领域的研究重点包括抗肿瘤药物、工业酶及其它特殊用途酶类、极端微生物中特定功能基因的筛选、抗微生物活性物质、抗生殖药物、免疫增强物质、抗氧化剂及产业化生产等。
2.5海洋环境生物技术
该领域的研究重点是海洋生物修复技术的开发与应用。生物修复技术是比生物降解含义更为广泛，又以生物降解为重点的海洋环境生物技术。其方法包括利用活有机体、或其制作产品降解污染物，减少毒性或转化为无毒产品，富集和固定有毒物质（包括重金属等），大尺度的生物修复还包括生态系统中的生态调控等。应用领域包括水产规模化养殖和工厂化养殖、石油污染、重金属污染、城市排污以及海洋其他废物（水）处理等。目前，微生物对环境反应的动力学机制、降解过程的生化机理、生物传感器、海洋微生物之间以及与其它生物之间的共生关系和互利机制，抗附着物质的分离纯化等是该领域的重要研究内容。
3.前沿领域的最新研究进展
3.1发育与生殖调控
应用GIH（性腺抑制激素）和GSH（性腺刺激激素）等激素调控甲壳类动物成熟和繁殖的技术[1]，研究了甲状腺激素在金绍生长和发育中的调控作用，发现甲状腺激素受体mRNA水平在大脑中最高，在肌肉中最低，而在肝、肾和鳃中表达水平中等，表明甲状腺素受体在成体金银脑中起着重要作用[1]，对海鞘的同源框（Homeobox）基因进行了鉴定，分离到30个同源框基因[1]，建立了青鳉的同源框（Homeobox）基因[1]，建立了青鳉胚胎干细胞系并通过细胞移植获得了嵌合体青鳉[1]，建立了虹鳟原始生殖细胞培养物并分离出Vasa基因[2]，进行斑节对虾生殖抑制激素的分离与鉴定[2]，应用受体介导法筛选GnRH类似物，用于鱼类繁殖[2]，建立了海绵细胞培养技术，用于进行药物筛选[2]，建立了将海胆胚胎作为研究基因表达的模式系统[2]，通过基因转移开展了海胆胚胎工程的研究[2]，研究了人葡糖转移酶和大鼠已糖激酶cDNA在虹鳟胚胎中的表达［3］，建立了通过细胞周期蛋白依赖的激酶活性测定海水鱼苗细胞增殖速率的方法[3]，研究了几丁质酶基因在斑节对虾蜕皮过程中的表达［4］，从海参分离出同源框基因，并进行了序列的测定[4]。
3.2功能基因克隆
建立了牙鲆肝脏和脾脏mRNA的表达序列标志，从深海一种耐压细菌中分离到压力调节的操纵子，从大西洋鲑分离到雌激素受体和甲状腺素受体基因，从挪威对虾中分离到性腺抑制激素基因[1]；将DNA微阵列技术在海绵细胞培养上进行了应用，构建了班节对虾遗传连锁图谱，建立了海洋红藻EST，从海星卵母细胞中分离出成熟蛋白酶体的催化亚基，初步表明硬骨头鱼类IGF－I原E一肽具有抗肿瘤作用[2]；构建了海洋酵母De—baryomyceshansenii的质粒载体，从鲤鱼血清中分离纯化出蛋白酶抑制剂，从兰蟹血细胞中分离到一种抗菌肽样物质，从红鲍分离到一种肌动蛋白启动子，发现依赖于细胞周期的激酶活性可用作海洋鱼类苗种细胞增殖的标记，克隆和定序了鳗鱼细胞色素P4501AcD－NA，通过基因转移方法分析了鳗细胞色素P450IAI基因的启动子区域，分离和克隆了鳗细胞色素P450IAI基因，建立了适宜于沟绍遗传作图的多态性EST标记，构建了黄盖鲽EST数据库并鉴定出了一些新基因，建立了班节对虾一些组织特异的EST标志，从经HirameRhabdovirus病毒感染的牙鲆淋巴细胞EST中分离出596个cDNA克隆[3]；用PCR方法克隆出一种自体受精雌雄同体鱼类的ß一肌动蛋白基因，从金鲷cDNA文库中分离出多肽延伸因子EF－2CDNA克隆，在湖鳟基因组中发现了TC1样转座子元件[4]；鉴定和克隆出的基因包括：南美白对虾抗菌肽基因、牡蛎变应原（allergen）基因、大西洋鳗和大西洋鲑抗体基因、虹鳟Vasa基因、青鳉P53基因组基因、双鞭毛藻类真核启始因子5A基因、条纹鲈GtH（促性腺激素）受体cDNA、鲍肌动蛋白基因、蓝细菌丙酮酸激酶基因、鲤鱼视紫红质基因调节系列以及牙鲆溶菌酶基因等［1—4］。
3.3基因转移
分离克隆了大马哈鱼IGF基因及其启动子，并构建了大马哈鱼IGF（胰岛素样生长因子）基因表达载体[1]。通过核定位信号因子提高了外源基因转移到斑马鱼卵的整合率[1]，建立了快速生长的转基因罗非鱼品系并进行了安全性评价；对转基因罗非鱼进行了三倍体诱导，发现三倍体转基因罗非鱼尽管生长不如转基因二倍体快，但优于未转基因的二倍体鱼，同时，转基因三倍体雌鱼是完全不育的，因而具有推广价值[2]；研究了超声处理促进外源DNA与金鲷精子结合的技术方法，将GFP作为细胞和生物中转基因表达的指示剂；表明转基因沟鲶比对照组生长快33％，且转基因鱼逃避敌害的能力较差，因而可以释放到自然界中，而不会对生态环境造成大的危害[3]；应用GFP作为遗传标记研究了斑马鱼转基因的条件优化和表达效率[3]；在抗病基因工程育种方面，构建了海洋生物抗菌肽及溶菌酶基因表达载体并进行了基因转移实验[2]；在转基因研究的种类上，目前已从经济养殖鱼类逐步扩展到养殖虾、贝类及某些观赏鱼类[2.3]。通过基因枪法将外源基因转到虹鳟肌肉中获得了稳定表达[4]。
3.4分子标记技术与遗传多样性
研究了将鱼类基因内含子作为遗传多样性评价指标的可行性，应用SSCP和定序的方法研究了大西洋和地中海几种海洋生物的遗传多样性[1]。研究了南美白对虾消化酶基因的多态性[1]；利用寄生性原生动物和有毒甲藻基因组DNA的间隔区序列作标记检测环境水体中这些病原生物的污染程度，应用18S和5.8S核糖体RNA基因之间的第一个内部间隔区(ITC—1)序列作标记进行甲壳类生物种间和种内遗传多样性研究[2]；研究了斑节对虾三个种群的线粒体DNA多态性，用PCR技术鉴定了夏威夷Gobioid苗的种类特异性。通过测定内含子序列揭示了南美白对虾的种内遗传多样性，采用同功酶、微卫星DNA及RAPD标记对褐鳟不同种群的遗传变异进行了评价，在平鱼鉴定并分离出12种微卫星DNA，在美国加州鱿鱼上发现了高度可变的微卫星DNA[3]；弄清了一种深水鱼类（Gonostomagracile）线粒体基因组的结构，并发现了硬骨鱼类tRNA基因重组的首个实例，测定了具有重要商业价值的海水轮虫的卫星DNA序列，用RAPD技术在大鲮鲆和鳎鱼筛选到微卫星重复片段，从多毛环节动物上分离出高度多态性的微卫星DNA，用RAPD技术研究了泰国东部泥蟹的遗传多样性[3]；用AFLP方法分析了母性遗传物质在雌核发育条纹鲈基因组中的贡献[4]。
3.5DNA疫苗及疾病防治
构建了抗鱼类坏死病毒的DNA疫苗[1]；开展了虹鳟IHNVDNA疫苗构建及防病的研究，表明用编码IHNV糖蛋白基因的DNA疫苗免疫虹鳟，诱导了非特异性免疫保护反应，证明DNA免疫途径在鱼类上的可行性，从虹鳟细胞系中鉴定出经干扰素可诱导的蛋白激酶[2]；建立了养殖对虾病毒病原检测的ELISA试剂盒，用PCR等分子生物学技术鉴定了虾类的病毒性病原，将鱼类的非特异性免疫指标用于海洋环境监控，研究了抗病基因转移提高鲷科鱼类抗病力的可行性，研究了蛤类唾液酸凝集素的抗菌防御反映[2]；研究了一种海洋生物多糖及其衍生物的抗病毒活性[3]；建立了测定牡蛎病原的PCR—ELISA方法[3]；研究了LatrunculinB毒素在红海绵体内的免疫定位[4]。
3.6生物活性物质
从海藻中分离出新的抗氧化剂[1]，建立了大量生产生物活性化合物的海藻细胞和组织培养技术，建立了通过海绵细胞体外培养制备抗肿瘤化合物的方法[1]；从不同生物（如对虾和细菌）中鉴定分离出抗微生物肽及其基因，从鱼类水解产物中分离出可用作微生物生长底物的活性物质，海洋生物中存在的抗附着活性物质，用血管生成抑制剂作为抗受孕剂，从蟹和虾体内提取免疫激活剂，从海洋藻类和蓝细菌中纯化光细菌致死化合物，海星抽提物在小鼠上表现出批精细胞形成的作用，从海洋植物Zosteramarina分离出一种无毒的抗附着活性化合物，从海绵和海鞘抽提物分离出抗肿瘤化合物，开发了珊瑚变态天然诱导剂，从海胆中分离出一种抗氧化的新药，在海洋双鞭毛藻类植物中鉴定出长碳链高度不饱和脂肪酸（C28），表明海洋真菌是分离抗微生物肽等生物活性化合物的理想来源[2]；发现海洋假单胞杆菌的硫酸多糖及其衍生物具有抗病毒活性，从硬壳蛤分离出谷光甘肽一S一转移酶，从鲤血清中分离出丝氨酸蛋白酶抑制剂，从海绵中分离出氨激脯氨酸二肽酶，从一种珊瑚分离出具DNA酶样活性的物质，建立了开放式海绵养殖系统，为生物活性物质的大量制备提供了充足的海绵原料[3]；从虾肌水解产物中分离到抗氧化肽物质[4]；从一种海洋细菌中分离纯化出N一乙酸葡糖胺一6一磷酸脱乙酸酶[4]。
3.7生物修复、极端微生物及防附着
研究了转重金属硫蛋白基因藻类对海水环境中重金属的吸附能力，表明明显大于野生藻类[1]，研究了石油降解微生物在修复被石油污染的海水环境上的可疗性及应用潜力[1]；研究了海洋磁细菌在去除和回收海水环境中重金属上的应用潜力[1]；用Bacillus清除养鱼场污水中的氮，用分子技术筛选作为海水养殖饵料的微藻，开发了六价铬在生物修复上的应用潜力，分离出耐冷的癸烷降解细菌，研究了海洋环境中多芳香化烃的微生物降解技术[2]；从噬盐细菌分离出渗透压调节基因，并生产了重组Ectoine（渗透压调节因子），从2650米的深海分离到一种耐高温的细菌，这种细菌可用来分离耐高温和热稳定的酶，在耐高温的archaea发现了D型氨基酸和无氧氨酸消旋酶，测定了3种海洋火球菌的基因组DNA序列，借助于CROSS／BLAST分析进行了特定功能基因的筛选，从海底沉积物、海水和北冰洋收集了1000多种噬冷细菌，并从这些细菌中分离到多种冷适应的酶[2]；建立了一种测定藤壶附着诱导物质的简单方法，研究了Chlorophyta和共生细菌之间附着所必需的形态上相互作用，研究了珊瑚抗附着物质（dterpene）类似物的抗附着和麻醉作用[3]；分析了海岸环境中污着的起始过程，并对沉积物和附着物的影响进行了检测[4]。
4．展望与建议
深海微生物的研究进展篇5
关键词繁茂膜海绵；肾指海绵；生物特性；培养；应用；
中图分类号Q178.53文献标识码A文章编号1007-5739（2014）06-0269-02
ResearchAdvancesonBiologicalCharacteristicsandCultureApplicationofTwoKindsofCommonSpongeinChina
PUHong-yu1，2PENGChong2ZHANGBi3
（1KeyLaboratoryofFisheryEquipmentandEngineering，MinistryofAgricultureofthePeople′sRepublicofChina，Shanghai200092；
2SchoolofFisheriesandLifeScience，DalianOceanUniversity；3DalianHeshengfengSeafoodAquacultureFarm）
AbstactRecently，moreandmoreattantionshavebeenpaidontheresearchofbiologicalstructureandphysiologicalfunctionofsponge，thevalueofspongeapplyingonbiopharmaceutical，marinemicrobialculture，waterpurificationandbiomimeticisresearchfocusinthefieldofmarinebiology.HymeniacidonperleveandReniochalinasp.arewidelydistributedspeciesintheintertidalzoneofYellowSeainChina，thepopulationofthistwokindsofspongeisamountinspringandsummer，whichhasabroadprospectinapplication.Inthispaper，therecentresearchonbiologicalcharacteristicsofHymeniacidonperleveandReniochalinasp.weresummarized，focusingontheadvanceofartificialcultivationandapplicationofthistwokindsofsponges.
KeywordsHymeniacidonperleve；Reniochalinasp.；biologicalcharacteristics；culture；application
海绵动物门（Spongiatia）生物是一类古老的原始多细胞动物，其机体结构简单，通常被认为是最原始的水生多细胞动物。近年来，对于海绵生物特性及其在生物[1]、医药、水产领域的应用前景研究越来越受到重视。我国对于海绵的研究起步较晚，主要的研究对象集中在我国黄海海域的肾指海绵和繁茂膜海绵。对于这2种海绵的基本特性及其在水质净化处理[2]、医药活性物质提取[3]、微生物提取培养[4]等方面的研究均有一定程度的突破。
12种海绵的生物特性
肾指海绵和繁茂膜海绵都同属寻常海绵纲[5]，体型各种各样，呈现不规则的块状、球状、树枝状、管状、瓶状等。它们主要生活在黄、渤海海域潮间带，附着于水中的岩石、贝壳、水生植物或者其他物体上。其体表有无数小孔，是水流进入体内的通道，体表小孔与体内水沟系统连接，水流经过水沟系统后从出水口排出。海绵通过水流摄取食物、氧气并排出废物。
肾指海绵通常情况下为深橙色，机体质地较硬，表面有黏液附着，繁茂膜海绵[6]则为黄色或者黄褐色，表面多孔，质地比较软。2种海绵的体壁均由2层细胞构成，在2层细胞之间为中胶层。体表的一层细胞为扁细胞，有保护作用，扁细胞内有能收缩的肌丝，具有一定的调节功能，中胶层是胶状的填充物质。2种海绵都具有硅质的骨针，形状各有不同，主要有单轴、三轴、四轴等，主要作用是骨骼支持。中胶层内还有一些变形细胞对于海绵的研究十分重要，也是海绵研究的热点。中胶层可以分泌形成骨针的成骨细胞及形成海绵质纤维的成海绵质细胞，以及具有不同功能的原细胞。在肾指海绵和繁茂膜海绵里，原细胞能够消化食物，形成生殖细胞，起着非常重要的作用。2种海绵的水沟系都比较复杂，为复沟型，管道分支非常多，在中胶层中有很多领细胞的鞭毛室，中间的腔壁由扁细胞构成。水流由流入口流入，经过流入管、前幽门孔、鞭毛室、后幽门孔、流出管、中央腔，再由出水孔流出。它们的这种复沟型水沟使得其能够获得更多的食物和氧气，同时也能加快新陈代谢排出废物的速率，使得其滤食效率大大增加，对于海绵的生命活动和生存能力都是非常有帮助的[7]。肾指海绵和繁茂膜海绵都同时具有有性生殖和无性生殖。无性生殖又分为出芽和芽球方式。出芽生殖由海绵体壁的一部分向外突出形成小芽体，待生长条件适宜以后再慢慢脱离母体长成新的个体，也有的不脱离母体和母体形成聚集体。芽球的形成则是在中胶层里由一些原细胞聚集成的，这些原细胞都是储存了大量的营养物质，在芽球表面会有一些柱状的小骨针，形成球形芽球。繁茂膜海绵的有性生殖为胎生型，因为在相关研究中[8]发现了繁茂膜海绵的和卵子，并且在适宜的条件下发现了海绵组织中存在着大量的胚胎，所以可以认定繁茂膜海绵的有性生殖是属于胎生型。而肾指海绵的有性生殖形式还少有研究，目前还不是很清楚，但是根据肾指海绵与繁茂膜海绵的相似性和近源性可以推测它的有性生殖的方式很有可能也是胎生型。
22种海绵的人工培养研究
对肾指海绵的研究主要集中在医药活性物质提取上[9]，由于其体内微生物成分比较复杂，大部分是和多种微生物互利共生[10]的生存在水沟系，而且因为肾指海绵的组织学、结构学等研究上的缺乏，导致对肾指海绵的人工培养研究尚未开展。对繁茂膜海绵的人工培养研究较多，这是因为繁茂膜海绵在组织学、结构等已有较为深入的研究，使繁茂膜海绵的人工培养技术已有了一定的突破。张卫等[11]早在2005年就实现了繁茂膜海绵在实验室的养殖。该试验采用了2种不同的养殖系统，一种为封闭的可控系统，一种为半封闭的可控系统，通过不同的饵料投喂方式、饵料种类、养殖环境、水流、温度来考察这些条件对海绵生理状态及生长发育状况的影响，从而分析归纳出繁茂膜海绵在试验的人工可控条件下最佳的生长条件。通过采集天然海区的海绵个体，将其固定于石材、玻璃、PVC板材等材料表面，一段时间后海绵会自动附着在底物上，适宜的流水条件和附着物材料的表面处理对于附着效果具有显著影响。研究还发现，海绵对食物没有显著的选择性，试验结果显示，不论是活体单细胞藻类、细菌，还是非生物有机颗粒，海绵均能够摄食。海绵细胞的原代培养到30d后，会逐渐有新的海绵组织生长，经历生长、旺盛、衰落这几个不同的生长历程，海绵的整个生命周期在试验的条件下大概是60d，而继代可以持续到120～150d。试验推测认为，海绵在适应了新的生存环境后，能够表现出较好的生存能力，但是到了3代之后，繁茂膜的生命力就表现的比较弱，生长繁殖都不旺盛，持续的规模化人工培养尚需进一步研究。有报道认为海绵体内多种微生物共生[12]的关系是导致海绵难以持续人工培养的原因之一。海绵体内种类丰富的微生物早已被发现，其中海绵体内多种的活性物质的分泌也大多和它们有关。在自然海域，海绵可以滤食到大量的不同种类的微生物，这些微生物不但能够给海绵提供丰富的各种营养元素，更重要的是进入海绵体内的微生物有一部分是能够存活下来，在海绵体内形成共生群落，永久定居在海绵体内，参与海绵的摄食、分解、防御等生命活动[13]。因此，深入研究了解海绵体内的微生物群落，找出其关键的共生微生物群落是海绵持续培养的理论支撑。
32种海绵的开发应用研究
关于肾指海绵的应用研究，张卫等在2003年用8种不同的提取溶剂提取了肾指海绵体内的蛋白质进行了抑菌活性测定，结果显示在肾指海绵体内提取的蛋白质对于多种细菌均显示出了不同程度的抑制作用，但是由于提取的是粗液中的蛋白质，导致蛋白质的成分过于复杂，不能进一步的纯化研究，使得肾指海绵的活性物质的成分还尚不清楚。
繁茂膜海绵的应用研究相对于肾指海绵更为全面和深入。在生物制药领域，周建旭等在2004年就报道了繁茂膜海绵中促进细胞粘附成团的蛋白质，并用生物提取分离技术纯化了该蛋白质。曲翊等[8]在2011年报道了繁茂膜海绵原细胞的鉴别和纯化特点，清晰详细地分别出不同部位繁茂膜海绵的原细胞形态，成功地分离培养也为以后离体细胞培养繁茂膜海绵提供了试验理论依据，不同来源的原细胞培养出来的差异也说明了原细胞在繁茂膜海绵体内具有一定的分化。
近年来，繁茂膜海绵对于水体的净化修复研究也引发了不少学者的兴趣。付晚涛等[15]在2007年的研究报道中就阐述了繁茂膜海绵对于水体高效的净化修复能力，在实验室的暂养条件下，繁茂膜海绵可以阻留80%以上的悬浮颗粒，对细菌的阻留能力更是达到了96%，甚至繁茂膜海绵还能滤食养殖水体中的过剩饵料[16]，研究发现，繁茂膜海绵在高密度的弧菌和大肠杆菌水环境中能够正常存活生长不受危害。随着研究的深入，海绵更加广泛的利用途径逐渐被认识。
2006年，王晓红等[17]介绍了海绵骨针结构在仿生学上的研究价值，加州大学圣巴巴拉分校的研究小组通过提取海绵中的骨针的硅蛋白模板[18]，在条件温和的情况下成功地催化合成了具有光电和半导性能的金属氧化物氧化钛，通常这些材料[19-22]都是在非自然条件下，如高温高压真空的腐蚀环境下才能合成的，这一研究成果展示了海绵生物在材料仿生学方面巨大的研究价值。
4参考文献
[1]HAITAOZHANG，WEIZHANG，YANJIN，etal.Acomparativestudyonthephylogeneticdiversityofculturableactinobacteriaisolatedfromfivemarinespongespecies[J].AntoncevanLeeuwenhoek，2008，93（3）：241-248.
[2]REISWIGHM.Particlefeedinginnaturalpopulationsofthreemarinedemosponges[J].BiolBull，1971，141（3）：568-591.
[3]周建旭，孙黎明，金美芳，等.繁茂膜海绵中具有促进细胞粘附成团作用蛋白质的分离纯化研究[J].海洋科学，2004，28（5）：15-20.
[4]徐君恰，靳艳，虞星炬，等.黄海繁茂膜海绵中微生物多样性的研究[J].微生物学报，2004（44）：576-579.
[5]赵权宇，邓麦村，曲传宇，等.两种黄海潮间带海绵的元素与氨基酸成分分析[J].海洋科学，2004（27）：3-5.
[6]曹恒，曹旭鹏，张卫，等.中国黄海海域繁茂膜海绵生长生殖周期的组织学特征[J].中国海洋大学学报，2012（7）：70-75.
[7]IMSIECKEG.Ingestion，digestion，andegestioninSpongillalacustris（Porifera，Spongillidae）afterpulsefeedingwithChlamydomonasreinha-rdtii（Volvocales）[J].Zoomorphology，1993（113）：233-244.
[8]曲翊，宋悦凡，曹旭鹏，等.繁茂膜海绵原细胞形态学识别及分离纯化特点[J].海洋科学，2011，35（1）：1-5.
[9]周建旭，李斌，张卫，等.肾指海绵中蛋白质的提取及抑菌活性的研究[J].天然产物研究与开发，2003，15（4）：299-303.
[10]WILCDXT，HILLM，DEMEDK.Observationsonanewtwo-spongesymbiosisfromtheFloridaKeys[J].CoralReefs，2002，21（2）：198-204.
[11]张卫，薛凌云，付晚涛，等.繁茂膜海绵的实验室养殖[J].中国水产科学，2005，12（4）：430-437.
[12]方再光，童春富，冯永勤，等.温度对厚指海绵体内真细菌的影响[J].微生物学报，2009（8）：1102-1107.
[13]黄奕，李志勇.海绵及其共附生微生物的活性物质与化学防御[J].生物技术通报，2006（1）：13-17.
[14]付晚涛，张卫，吴益春，等.繁茂膜海绵生物修复养殖水体中病原体的初步研究[J].海洋环境科学，2007，3（26）：217-221.
[15]付晚涛，张卫，金美芳，等.繁茂膜海绵滤食养殖水体中过剩饵料的研究[J].海洋环境科学，2006，35（3）：29-34.
[16]王晓红，民.海绵骨针特性及其仿生学研究[J].地球科学进展，2006，21（10）：37-42.
[17]SUMERELJL，YANGW，KISAILUSD，etal.Biocatalyticallytem-platedsynthesisoftitaniumdioxide[J].ChemistryofMaterials，2003，15（25）：4804-4809.
[18]AIZENBERGJ，SUNDERVC，YABLONAD，etal.Biologicalglassfibers：Correlationbetweenopticalandstructuralproperties[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica，2004，101（10）：3358-3363.
[19]刘军兰，丁丽华，石磊.明胶海绵在尿液细胞块中的应用价值[J].吉林医学，2013（36）：7718.
[20]周建旭，李斌，张卫，等.肾指海绵中蛋白质的提取及抑菌活性的研究[J].天然产物研究与开发，2003（4）：299-303.
深海微生物的研究进展篇6
9月26日，中国科协第33次中国科技论坛在海口市举行。来自全国各地的100多位海洋专家、学者、企业家和政府部门代表参加了论坛，30多位代表宣读了学术报告，全体专家围绕本次论坛主题进行了深入研讨，一致认为南海要在油气、旅游、渔业等方面加强开发。
“海洋微生物的生物量占海洋生物总量的90%。”张专家介绍，海洋微生物是国际生命科学的研究热点，美、日、英、法、俄等相继推出与微生物相关的海洋微生物计划、海洋生物开发计划等。我国海洋微生物资源的发掘正处于快速增长期，获得的菌种资源来源于世界海洋（太平洋、印度洋、极地海洋等）各种环境，包括海水、海底沉积物、海底热泉区、海冰、海绵和珊瑚共附生环境等。
张直言，自上世纪90年代我国迎接和进入WTO以来，全国注重生产化学药，忽视了本身的特色，发展进入雷区，丢掉了特色。他建议，海南可以加快对海洋微生物的利用，在研发生产化学药的同时，积极进行生物制品以及传统中药材等方面的利用。其中生物制品包括疫苗等；传统中药材包括螺旋藻、鞘丝藻、束毛藻、楔形藻、盐生杜氏藻等，很多都具有清热解毒、消肿止痛等功效。