導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇海洋微生物研究，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：海洋微生物 次生代謝 生理生態(tài)效應(yīng) 生物合成

Project Report for Physiological and Ecological Effects and the Biosynthetic Mechanisms of Marine Microbial Secondary Metabolites

Zhang Si Wang Fazuo Yang Jian

（South China Sea Institute of Oceanology， Chinese Academy of Sciences）

Abstract：Novel species， novel genes， novel structures， and novel mechanisms of marine microbes are expected to be achieved to raise the Chinese scientific research level of secondary metabolites from marine microorganisms. This comprehensive project is an interdisciplinary cooperation of frontier sciences. Marine microorganisms are the most advantageous and special marine biological resources. Research on marine microorganisms is linked with security of national marine living resources， innovative drugs， ecological safety and major scientific strategy of our country. Secondary metabolites of marine microorganisms are not only the foundation of innovative medicines and ecological restoration， but also the starting point for the combinatorial biosynthesis. Combinatorial biosynthesis technology will pave a new way of a healthy， rapid and harmonious development of marine microorganisms industry. Concentrating on the key scientific issue，" unique secondary metabolic process and biological significance of marine microorganisms"， microbial community from marine environment of China was selected. We focus on the diversity of species and heredity， unique characteristics of marine ecosystems， physiological and ecological effects on the novel secondary metabolites of marine microbiology， secondary metabolites related genes， and regulatory mechanism of biosynthesis pathways. Based on DNA recombinant technology， metabolic engineering， and biosynthesis theory， combinatorial biosynthesis technology was developed， and will help to lay a foundation for the development of innovative medicines and environmentally friendly products.

篇2

深海是地球表面生物多樣性最豐富的地區(qū)，對(duì)深海生物系統(tǒng)及生物資源的研究，對(duì)于生物起源和進(jìn)化、生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性以及醫(yī)藥衛(wèi)生、生物技術(shù)、輕化工等方面的研究，都能夠起到重要的推動(dòng)作用。近年來(lái)，國(guó)際上對(duì)深海生物資源，尤其是深海生物基因資源的勘探和研究越來(lái)越關(guān)注，邵宗澤研究員為我們介紹了國(guó)內(nèi)外深海生物資源的勘探和研究現(xiàn)狀，并對(duì)我國(guó)這方面存在的問題與不足提出了自己的看法與建議。

記者：請(qǐng)您為我們介紹一下深海生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查研究的意義與動(dòng)態(tài)情況。

邵宗澤：深海水體、深海沉積物、深海平原、海山、海溝、冷泉等各種生境構(gòu)成了深海特殊的生態(tài)系統(tǒng)。深海生態(tài)系統(tǒng)是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)，復(fù)雜獨(dú)特、生境多樣，蘊(yùn)藏著巨大的基因資源，已引起國(guó)際社會(huì)高度關(guān)注。

與地球上其他生態(tài)系統(tǒng)相比，對(duì)深海生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)查研究還很少。雖然早在1977年，美國(guó)“阿爾文”號(hào)深潛器就發(fā)現(xiàn)了深海熱液區(qū)，但目前對(duì)深海熱液生態(tài)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)還比較膚淺。不同地質(zhì)背景的熱液成分及生物群落組成具有獨(dú)特性，目前對(duì)各大洋的熱液生態(tài)系統(tǒng)的分布與生物種群特征還沒有全面的了解。對(duì)古菌、細(xì)菌以及噬菌體等在深海生態(tài)系統(tǒng)的形成與維持過程中的作用，還有很多問題等待解答，熱液活動(dòng)在地球生命起源中的作用仍是一個(gè)謎。

記者：深海微生物是深海生態(tài)系統(tǒng)的重要成員，請(qǐng)您介紹一下國(guó)際上深海微生物調(diào)查研究的情況。

邵宗澤：微生物是深海生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，與其他海洋生物形成了密切的共附生關(guān)系。深海極端高溫、低溫、有氧、無(wú)氧等各種各樣的環(huán)境條件選擇出了多種多樣的微生物。營(yíng)養(yǎng)貧乏的大洋環(huán)境造就了寡營(yíng)養(yǎng)的海洋微生物，寡營(yíng)養(yǎng)微生物以其精簡(jiǎn)的基因組和特殊的代謝機(jī)制適應(yīng)了特殊的深海環(huán)境?？偟膩?lái)說，各種古菌、細(xì)菌、噬菌體廣泛分布于整個(gè)海洋環(huán)境，構(gòu)成了獨(dú)特的“深部生物圈”，它們?cè)诘厍蛏锘瘜W(xué)循環(huán)中起著重要作用。

其中，深海化能自養(yǎng)微生物對(duì)熱液及海底冷泉生態(tài)系統(tǒng)的形成至關(guān)重要。用時(shí)8年的化能自養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)計(jì)劃（ChEss project）對(duì)南大西洋、南太平洋等四個(gè)海區(qū)的深海化能自養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)查。在位于南太平洋開曼海槽（Cayman trough）的超慢速擴(kuò)張洋中脊，發(fā)現(xiàn)了水深最深熱液口（6800米），生態(tài)環(huán)境獨(dú)一無(wú)二；在南大西洋中脊發(fā)現(xiàn)了最熱的熱液口，還在新西蘭附近發(fā)現(xiàn)了巨大的深海冷泉區(qū)，在北極的摩恩（Mohns Ridge）發(fā)現(xiàn)了大量的硫氧化菌席。

深海沉積物也是一個(gè)巨大的、天然的DNA資源庫(kù)，僅位于深海沉積物頂部的10厘米空間，據(jù)估算約含有4.5億噸脫氧核糖核酸（DNA）。已經(jīng)證實(shí)，海底1626米以下的沉積物中也有微生物活動(dòng)。深海中蘊(yùn)藏著地球上最為豐富的物種多樣性和最大的生物量，被公認(rèn)是未來(lái)重要的基因資源來(lái)源地，具有巨大的應(yīng)用開發(fā)潛力。

隨著環(huán)境基因組、宏蛋白組等組學(xué)分析技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)海洋微生物的認(rèn)識(shí)取得了重大進(jìn)展。美國(guó)克雷格?文特爾研究小組開展的海洋微生物環(huán)境基因組系列調(diào)查發(fā)現(xiàn)，僅在表層海水就有大量的微生物新物種、新基因、新蛋白、新途徑。這些微生物新物種、新蛋白家族、新代謝過程的科學(xué)價(jià)值、環(huán)境作用和資源價(jià)值目前難以估量。

記者：目前，深海生物基因資源已成為各國(guó)在國(guó)際海底競(jìng)相角逐的戰(zhàn)略資源，能不能介紹一下國(guó)際社會(huì)的看法與態(tài)度？

邵宗澤：人類對(duì)海洋生物基因資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)的擁有量每年在以12%的速度快速增長(zhǎng)，目前有超過18000個(gè)天然產(chǎn)物和4900個(gè)專利與海洋生物基因有關(guān)，說明它不再只是個(gè)應(yīng)用遠(yuǎn)景，而是一類現(xiàn)實(shí)的可商業(yè)利用的重要生物資源?；蚪M測(cè)序技術(shù)與生物信息技術(shù)的發(fā)展，大大加速了海洋微生物基因資源的發(fā)現(xiàn)與發(fā)掘速度。

目前，公海海洋生物基因資源的保護(hù)與可持續(xù)利用，以及知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬已經(jīng)成為聯(lián)合國(guó)國(guó)際海底會(huì)議的重要議題。從2004年起，聯(lián)合國(guó)會(huì)員大會(huì)成立了“國(guó)家管轄以外海域的海洋生物多樣性工作組”，每?jī)赡暾匍_正式會(huì)議磋商，我國(guó)每次由外交、管理人員和學(xué)術(shù)專家應(yīng)邀組團(tuán)參加，目前還沒有被國(guó)際社會(huì)廣泛接受的法律框架來(lái)保護(hù)和規(guī)范海洋生物基因資源的開發(fā)。

發(fā)達(dá)國(guó)家與發(fā)展中國(guó)家因各自的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、深海調(diào)查能力的差異，對(duì)海底遺傳資源生物勘探所持的態(tài)度也不一致。發(fā)達(dá)國(guó)家堅(jiān)持先入為主、自由采探，主張知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。相反，發(fā)展中國(guó)家主張“人類共同遺產(chǎn)”原則，堅(jiān)持利益共享，不支持公海海洋生物基因資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)的申請(qǐng)保護(hù)。

記者：我國(guó)近年來(lái)在我國(guó)大洋深海生物基因資源勘探方面的研究進(jìn)展與現(xiàn)狀如何？

邵宗澤：我國(guó)在“十五”期間就啟動(dòng)了深海生物及其基因資源的相關(guān)研究，并依托國(guó)家海洋局第三海洋研究所建立了中國(guó)大洋生物基因研發(fā)基地。在深海微生物研究裝備的研制、深海微生物基礎(chǔ)科學(xué)研究以及資源開發(fā)應(yīng)用方面取得了重要進(jìn)展。從2003年起，初步建立了我國(guó)第一個(gè)深海微生物資源庫(kù)。2005年起，在國(guó)家自然科技資源共享平臺(tái)的支持下，在深海微生物資源庫(kù)的基礎(chǔ)上建立了中國(guó)海洋微生物菌種保藏管理中心。經(jīng)過六年積累，分離了大量新的大洋微生物資源，并通過資源的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化整理，建立了資源共享平臺(tái)。

“十一五”期間，在大洋協(xié)會(huì)洋中脊項(xiàng)目支持下，發(fā)表深海微生物研究論文200多篇，其中147篇SCI文章發(fā)表在美國(guó)科學(xué)院院刊等重要學(xué)術(shù)刊物上。在極端微生物資源獲取、極端酶研究、活性物質(zhì)篩選以及微生物多樣性分析等方面取得了重要進(jìn)展，初步形成了集大洋生物基因資源勘探及大洋科學(xué)研究于一體的優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)。

“十二五”期間，在深海生物調(diào)查技術(shù)能力、深海（微）生物勘探與資源潛力評(píng)估以及微生物資源開發(fā)方面，已經(jīng)得到了在科技部、海洋局、大洋協(xié)會(huì)等各　類項(xiàng)目大力支持，有望獲得更大的進(jìn)展。

記者：在深海生物基因資源勘探方面，我國(guó)還存在哪些不足？您認(rèn)為應(yīng)該如何提高我們的研究水平來(lái)縮短差距？

篇3

從傳統(tǒng)生物學(xué)來(lái)看，天上的云已超出了生物學(xué)家的視野，由于空氣過于稀薄，長(zhǎng)期以來(lái)，大家都認(rèn)為，云中不可能存在任何生命形式。然而，漢密爾頓卻不這樣看。他將一朵朵云彩想象成充滿了各種生命體的河流。1997年，漢密爾頓將自己的云理論傳授給了諾里奇大學(xué)的博士生蒂莫西?林頓，兩人一起合作，探討微生物進(jìn)入云中的可能性。

這一理論起始于海洋中稠密的微生物。當(dāng)海洋中的微生物種群變得過于擁擠時(shí)，能夠逃出這種不利環(huán)境的微生物將獲得生存優(yōu)勢(shì)。然而，這些微生物是如何逃出去的呢?它們能否“飛”進(jìn)云中，乘著云霧來(lái)到更適宜它們生長(zhǎng)的新環(huán)境中呢?單細(xì)胞生物似乎擁有這種能力。漢密爾頓認(rèn)為，微生物能產(chǎn)生一種導(dǎo)致云形成的化學(xué)物質(zhì)，它們乘著這些云飛行，然后產(chǎn)生第二種化學(xué)物質(zhì)，這些化學(xué)物能促使云生成雨或雪，從而將它們帶回到地面。這一觀點(diǎn)聽起來(lái)更像是一種適合兒童閱讀的童話，而不像科學(xué)理論。盡管想象過于奇特，漢密爾頓和林頓還是于1998年發(fā)表了他們的論文。

云中存在微生物的觀點(diǎn)并非完全陌生。早期生物學(xué)家曾做過這方面的實(shí)驗(yàn)，他們將一個(gè)玻璃瓶從飛機(jī)窗口伸出去，然后返回地面，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，玻璃瓶里充滿了微生物。然而，漢密爾頓和林頓的觀點(diǎn)新奇之處在于：為適應(yīng)環(huán)境，微生物通過自然選擇進(jìn)化出了造云的能力，就像海貍進(jìn)化出建造池塘的能力一樣。

漢密爾頓和林頓的論文具有超前性。文中提出的問題對(duì)于微生物學(xué)家來(lái)說有些過大，對(duì)于氣象學(xué)家來(lái)說太生物化，對(duì)于海洋學(xué)家來(lái)說太過氣象化。實(shí)際上，沒有一個(gè)人能夠了解云霧究竟由哪些成分組成，即便是漢密爾頓和林頓也不完全知曉。

漢密爾頓去世后，為了紀(jì)念這位富于冒險(xiǎn)精神和獨(dú)創(chuàng)精神的進(jìn)化生物學(xué)家，他的朋友和追隨者將他的云論作為一種新奇觀點(diǎn)來(lái)討論，隨后便被大家置之不理。然而，有意思的事情發(fā)生了。漢密爾頓死后不久，科學(xué)家們開始檢驗(yàn)他的云論。首先檢驗(yàn)了云中含有大量微生物的觀點(diǎn)，科學(xué)家們從云中提取了許多樣品，將其進(jìn)行冷凍，然后進(jìn)行現(xiàn)代基因分析。最后他們發(fā)現(xiàn)，每個(gè)樣品都充滿了蛋白質(zhì)和DNA，這意味著云中的確存在生命。在云霧中，平均每毫升水分含有數(shù)萬(wàn)個(gè)活細(xì)胞。當(dāng)然，與相同容量的池塘水相比顯然要少得多，但它仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了大家先前的預(yù)料。水藻、細(xì)菌和各種真菌不僅乘云飛行，而且實(shí)際上就生活在云里面，它們?cè)谶@里生息、繁衍，以云里的有機(jī)酸、醇類、硫磺和氮為食。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)，有3種細(xì)菌一路扶搖直上，進(jìn)入了平流層。平流層距離地面有12英里之遙，不僅位置高，更要命的是，這里的空氣極其稀薄，云量也最少。這3種細(xì)菌除了生活在平流層中，在任何一個(gè)地方都沒有發(fā)現(xiàn)它們的蹤跡，這樣就留下了一個(gè)未解之謎：某些物種可能只適合生活在云中。按照漢密爾頓的觀點(diǎn)，云霧是這些微生物的生物王國(guó)，而梭羅將云霧形象地稱為“飄動(dòng)的空氣牧場(chǎng)”。

漢密爾頓和林頓假說的關(guān)鍵之處，不是簡(jiǎn)單地指出云里生活著微生物，而是這些微生物已進(jìn)化出一種與眾不同的特殊適應(yīng)能力，它們長(zhǎng)出了微小的化學(xué)“翅膀”，從而將它們帶到了這里。生活在森林和沙漠中的微生物不需要進(jìn)行任何適應(yīng)性進(jìn)化就可來(lái)到云端。風(fēng)、沙塵暴、大火和雷電足可以將它們吹向空中。但對(duì)于海洋微生物來(lái)說，要到達(dá)云端首先必須逃脫水的表面張力，這不是一件容易做到的事。然而，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，云霧里仍充滿了這種微小的海洋微生物。

漢密爾頓和林頓猜想，海洋微生物以及其他單細(xì)胞生物利用被大風(fēng)卷起的浪端白沫中的上升氣泡“飛”入空中。現(xiàn)在已經(jīng)知道，這種氣泡在上升過程中不斷“吞噬”細(xì)菌和其他單細(xì)胞生物。一個(gè)氣泡聚集的微生物密度是其周圍微生物密度的數(shù)百倍。一旦到達(dá)水面，微生物會(huì)因氣泡爆裂而被噴進(jìn)空中?；蛟S這種爆發(fā)力足以將微生物送入天空，然而，漢密爾頓和林頓認(rèn)為，這種推力還不夠，應(yīng)該還有其他推動(dòng)力量。

他們知道，海洋微生物(尤其是海藻)能產(chǎn)生一種二甲基硫醚(DMS)，這是一種細(xì)菌代謝副產(chǎn)品，易燃，不溶于水。此外，他們還知道，由海洋微生物生成的二甲基硫醚能啟動(dòng)云的形成過程。云中微生物產(chǎn)生二甲基硫醚分子，而二甲基硫醚可以促進(jìn)水分子冷凝，形成冷凝液。對(duì)于這一觀點(diǎn)目前沒有太多爭(zhēng)論，問題是微生物的基因能否通過產(chǎn)生二甲基硫醚讓自己受益?能產(chǎn)生更多二甲基硫醚的微生物被拋入空中后能否獲得更好的生存機(jī)會(huì)?還有，這些微生物進(jìn)入云端后能否被輸送到一片更適合它們生長(zhǎng)的海域，并讓其子孫受益?漢密爾頓和林頓認(rèn)為完全可以。他們還猜測(cè)，二甲基硫醚就像某種運(yùn)載工具，當(dāng)微生物需要進(jìn)入空中時(shí)，這些化學(xué)物可以將其送上云端，這就是他們認(rèn)為的第二種推力。

微生物進(jìn)入云中后，它們是如何落下來(lái)的呢?迄今為止，除了3種新發(fā)現(xiàn)細(xì)菌只生活在平流層外，絕大部分飛翔在我們頭頂上的微生物都需要落到地面上繁衍后代。漢密爾頓和林頓認(rèn)為，云中微生物會(huì)產(chǎn)生第二種化合物，一種能促使周圍水分結(jié)冰的蛋白質(zhì)。被冰凍起來(lái)的微生物自由降落到地面，如果一切順利，冰最終會(huì)融化，微生物會(huì)生長(zhǎng)、分裂。

1976年，大衛(wèi)?桑德斯受聘于蒙大拿州立大學(xué)，這一年蒙州爆發(fā)了小麥病原菌。這種細(xì)菌能產(chǎn)生一種可提高水的冰點(diǎn)的蛋白質(zhì)，以相對(duì)較高的溫度致使植物的葉子遭受霜凍害。遭受凍害的植物細(xì)胞會(huì)爆裂，某些細(xì)菌就趁機(jī)吞噬細(xì)胞里的物質(zhì)。桑德斯始終搞不明白，感染植物的病菌來(lái)自何處。他做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，將一部分麥種進(jìn)行滅菌處理，然后將其種到試驗(yàn)田里。令人不可思議的是，小麥仍然被感染了。病菌似乎直接來(lái)自天上，于是他決定再做一個(gè)試驗(yàn)。他拿著一個(gè)皮氏培養(yǎng)皿上了一架飛機(jī)，到達(dá)一定高度后，將培養(yǎng)皿從飛機(jī)窗戶處伸出去，他的手幾乎被凍僵了。當(dāng)他把培養(yǎng)皿帶回實(shí)驗(yàn)室后，發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)皿里長(zhǎng)出了小麥病原菌。原來(lái)病菌就漂浮在麥地上方的云層里，以某種方式降落到經(jīng)過滅菌處理的小麥上。

篇4

1微生物幾丁質(zhì)酶的研究現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)外的研究主要側(cè)重于不同來(lái)源的幾丁質(zhì)酶對(duì)不同底物的作用機(jī)理、遺傳工程學(xué)和生態(tài)學(xué)意義等。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們展開了對(duì)幾丁質(zhì)酶的分子結(jié)構(gòu)、同源性等研究，以解釋其抑制真菌生長(zhǎng)及殺蟲的分子機(jī)理。其中研究較多的有：蘇云金芽孢桿菌（Bacillusthuringiensis，Bt），其產(chǎn)生的幾丁質(zhì)酶對(duì)探討該酶在Bt殺蟲中的作用、提高殺蟲活性和擴(kuò)大殺蟲譜的研究具有重要意義；球孢白僵菌（Beauveriabassiana）在以幾丁質(zhì)為基質(zhì)的條件下，可被誘導(dǎo)產(chǎn)生大量胞外幾丁質(zhì)酶，其殺蟲機(jī)理是其芽管新梢分泌的幾丁質(zhì)酶能將昆蟲體表的幾丁質(zhì)分解，侵入昆蟲體內(nèi)后菌絲四處穿透并充滿個(gè)體腔，最終昆蟲新陳代謝紊亂、死亡呈現(xiàn)白色僵硬狀；哈茨木霉（Trichodermaharzianum）產(chǎn)生的胞外酶中，幾丁質(zhì)酶不僅出現(xiàn)時(shí)間早、生物活性高，在重寄生過程中具有重要的作用，可以用于防治植物病原體，而且其在消除甲殼類廢料中具有工業(yè)價(jià)值。研究表明木霉G蛋白參與了幾丁質(zhì)酶的形成，并進(jìn)行了不同抗真菌次生代謝產(chǎn)物分子機(jī)制的研究。

2微生物幾丁質(zhì)酶在植物線蟲病害生物防治中的應(yīng)用

幾丁質(zhì)酶能酶解許多病原微生物細(xì)胞壁的重要結(jié)構(gòu)成分幾丁質(zhì)，從而使病原微生物死亡。根據(jù)這一特性，其在植物病害的防治中有著極其廣泛的用途和巨大的潛力。近年來(lái)，由于植物寄生線蟲的危害日益嚴(yán)重，尋找高效低毒的線蟲生物防治因子越來(lái)越引起人們的重視，而幾丁質(zhì)酶由于被證實(shí)可有效地作用于線蟲，在線蟲的生防中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。如食線蟲真菌所產(chǎn)幾丁質(zhì)酶等胞外酶，可作用于線蟲體表角質(zhì)層和卵殼的幾丁質(zhì)層，在侵染線蟲的過程中起到關(guān)鍵作用；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)幾丁質(zhì)酶本身也可作為侵染宿主的毒性因子發(fā)揮作用，它在侵染過程中作為水解酶的其它潛在功能也在研究中。用蠟蚧輪枝胞屬的食線蟲真菌培養(yǎng)濾液所產(chǎn)的幾丁質(zhì)酶處理Globoderapallida線蟲卵，掃描電鏡觀察顯示可破壞卵表面的結(jié)構(gòu)組成。另外，木霉菌、蠟蚧輪枝菌均可用來(lái)防治大豆胞囊線蟲等植物寄生線蟲。先接種AM真菌后再接種SCN的大豆根內(nèi)幾丁質(zhì)酶和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性顯著提高，證明Chibl和PAL5基因表達(dá)可能是AM真菌誘導(dǎo)植物抗大豆胞囊線蟲病害防御反應(yīng)的一種表現(xiàn)，推測(cè)這2個(gè)基因直接參與了AM真菌誘導(dǎo)大豆抗胞囊線蟲病害的防御反應(yīng)。曾有報(bào)道2001年，在印度的喀拉啦省從香蕉病株的根部發(fā)現(xiàn)的線蟲胞囊中分離出11種真菌，其中包括總狀共頭霉（Syncephalastrumracemosum，Sr．）菌株，這些真菌能夠侵染胞囊線蟲的卵及幼蟲，從而破壞卵的孵化，對(duì)香蕉和水稻胞囊線蟲來(lái)說，這些真菌具有潛在的生防能力。其侵染過程是否與產(chǎn)幾丁質(zhì)酶有關(guān)有待證實(shí)。線蟲生防菌株Sr18的代謝產(chǎn)物可以安全高效地防治植物寄生線蟲，在研究其代謝產(chǎn)物殺線蟲活性過程中，發(fā)現(xiàn)有線蟲被消解的現(xiàn)象，這可能與產(chǎn)水解酶如幾丁質(zhì)酶有關(guān)。

3微生物幾丁質(zhì)酶在其它植物病害防治中的應(yīng)用

3．1真菌病害的生物防治

大多數(shù)植物病害是由真菌引起的，產(chǎn)幾丁質(zhì)酶微生物分解真菌細(xì)胞壁的多數(shù)植物病原真菌細(xì)胞壁的重要成分幾丁質(zhì)。幾丁質(zhì)酶可殺死病原真菌，用于農(nóng)作物的生物防治中。Horikoshi等研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生毒素的黃曲霉菌能被環(huán)狀芽孢桿菌裂解，并且隨著加入的幾丁質(zhì)酶濃度的提高，裂解效率也隨之提高。Mitchell等研究表明，只要能裂解真菌細(xì)胞壁的微生物菌株都含有幾丁質(zhì)酶。植物生長(zhǎng)促生根際細(xì)菌熒光假單胞菌可在不同的基質(zhì)上產(chǎn)胞外幾丁質(zhì)酶，可抑制菌絲生長(zhǎng)，被用于抗真菌病害，其抑制真菌生長(zhǎng)可能的機(jī)制：絲狀真菌的菌絲頂端暴露的幾丁質(zhì)鏈會(huì)被幾丁質(zhì)酶所水解，細(xì)胞壁變薄，原生質(zhì)膜破裂；同時(shí)菌絲末端新合成的幾丁質(zhì)也能被幾丁質(zhì)酶降解，使真菌孢子萌發(fā)，芽管伸長(zhǎng)受阻，破壞菌絲端部生長(zhǎng)。已有研究發(fā)現(xiàn)，幾丁質(zhì)酶對(duì)真菌孢子萌發(fā)的抑制作用有一定的特異性。哈茨木霉菌被廣泛用于植物病害生物防治中，其可分泌產(chǎn)生細(xì)胞降解酶類，其中以幾丁質(zhì)酶尤為重要，幾丁質(zhì)酶的產(chǎn)生在木霉防治病原菌的機(jī)制中占重要地位。

3．2在害蟲防治中的增效作用

內(nèi)寄生真菌可產(chǎn)生幾丁質(zhì)酶，防治牛豆象甲，包括哈茨木霉可產(chǎn)生水解酶用于害蟲生防。在害蟲防治方面，微生物幾丁質(zhì)酶還具有增效作用。許多昆蟲的中腸具有圍食膜，主要成分是幾丁質(zhì)。圍食膜是昆蟲防止病原細(xì)菌或病毒傳染的一道天然屏障，少量的昆蟲病原真菌產(chǎn)幾丁質(zhì)酶可破壞角質(zhì)層及幾丁質(zhì)屏障，利用蠟蚧輪枝菌孢子作為生物防治昆蟲和害蟲的手段受到極大的關(guān)注。微生物幾丁質(zhì)酶對(duì)蘇云金芽孢桿菌制劑也有增效作用。對(duì)有些害蟲，微生物幾丁質(zhì)酶不是水解圍食膜的幾丁質(zhì)，而是提高殺蟲制劑的殺蛋白活性，如果單獨(dú)使用微生物幾丁質(zhì)酶無(wú)殺蟲效果，因此其可作為殺蟲制劑的增效劑。

3．3在基因工程中的應(yīng)用

基于幾丁質(zhì)酶的特性，可將其應(yīng)用于基因工程中。20世紀(jì)80年代以來(lái)，許多科學(xué)家致力于將外源微生物的幾丁質(zhì)酶基因?qū)胫参镆蕴岣咧参锏目共∠x性和生防效果。煙草、馬鈴薯、水稻、番茄、蘋果、葡萄等植物已經(jīng)成功獲得了轉(zhuǎn)基因植株，表達(dá)了幾丁質(zhì)酶生物活性。與對(duì)照相比，轉(zhuǎn)基因植物不僅可抗真菌，對(duì)線蟲、昆蟲和其它一些病原微生物也有一定的抗性。

4微生物幾丁質(zhì)酶降解產(chǎn)物的應(yīng)用

許多細(xì)胞壁含幾丁質(zhì)的微生物能被微生物幾丁質(zhì)酶分解，可用于真菌原生質(zhì)體的釋放，產(chǎn)生菌體蛋白；幾丁質(zhì)部分水解產(chǎn)生的氨基糖寡糖素，在調(diào)節(jié)動(dòng)植物細(xì)胞生命代謝活動(dòng)中起著非常重要的作用；幾丁質(zhì)酶的降解產(chǎn)物可用于制藥、食品、化妝品及動(dòng)物飼料等行業(yè)，特別是對(duì)甲殼類水生動(dòng)物廢棄物的生物轉(zhuǎn)換，對(duì)于環(huán)境保護(hù)和資源的再利用方面起到非常重要的作用，因此有著廣闊的應(yīng)用開發(fā)前景。

5展望

篇5

關(guān)鍵詞：含油廢水；微生物數(shù)量；酶活性

中圖分類號(hào)：X55；Q938.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：0439-8114（2017）04-0645-05

目前國(guó)內(nèi)開展的P于溢油污染對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)影響的研究主要集中在貝類、無(wú)脊椎動(dòng)物、魚類以及海鳥和哺乳動(dòng)物等方面[1，2]。也有大量研究集中在海洋細(xì)菌對(duì)海洋溢油污染物的生物降解上，如石油降解菌的分離、純化和篩選、石油降解菌的降解效率以及海洋石油污染的生物修復(fù)等方面[3-5]，很少涉及石油污染對(duì)海洋微生物消長(zhǎng)規(guī)律及微生物酶活性的影響[6]。

造船產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要組成部分。船廠在對(duì)船舶進(jìn)行機(jī)械加工、部件預(yù)舾裝、碼頭舾裝、試驗(yàn)和試航時(shí)產(chǎn)生的廢水中含有較高濃度的油，含油廢水被排到海水中后，油層覆蓋了水面，阻止空氣中的氧向水中擴(kuò)散。由于水體中溶解氧減少，藻類的光合作用受到了限制。同時(shí)，廢水中的油除了刺激烴降解微生物的生長(zhǎng)外，還會(huì)引起油污染海域微生物數(shù)量、群落結(jié)構(gòu)組成和微生物酶活性等方面的變化，并最終影響海洋生態(tài)系統(tǒng)的次級(jí)生產(chǎn)過程[7，8]。

本研究以舟山某造船廠廢油為試驗(yàn)用油，遠(yuǎn)離造船廠近海表層水為試驗(yàn)用水。于實(shí)驗(yàn)室條件下，研究含油海水與海水中微生物數(shù)量對(duì)應(yīng)關(guān)系及其對(duì)酶活性的影響，為初步建立含油廢水污染對(duì)海洋次級(jí)生產(chǎn)過程影響的評(píng)估體系奠定基礎(chǔ)，并為油污染海域自身修復(fù)能力和含油廢水污染治理提供科學(xué)依據(jù)和決策參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)海水采自遠(yuǎn)離造船廠近海表層海水，樣品采集參照《海洋生物生態(tài)調(diào)查技術(shù)規(guī)程》方法[9]。

試驗(yàn)用油為舟山某造船廠廢油。由于油難溶于水，為使油均勻分散到海水中，首先制備飽和含油海水（母液），用于研究重油在水相中穩(wěn)定存在的小油珠和溶解成分對(duì)異養(yǎng)細(xì)菌的影響。母液制備方法：在無(wú)菌海水（0.22 μm濾膜過濾）中滴加過量試驗(yàn)用油，將混合液置于磁力攪拌機(jī)上，連續(xù)攪拌24 h后靜置約6 h，用分液漏斗分離出下層水相即為飽和的含油海水（母液）。

1.2 方法

1.2.1 母液濃度測(cè)定 采用紫外分光光度法測(cè)定[10]：①油標(biāo)準(zhǔn)貯備液（1 000 mg/L），準(zhǔn)備稱取100 mg標(biāo)準(zhǔn)油于燒杯中，加入少量石油醚，溶解。全量轉(zhuǎn)移到100 mL容量瓶中，并稀釋至標(biāo)線，混勻。②油標(biāo)準(zhǔn)使用液（50 mg/L），移取5 mL油標(biāo)準(zhǔn)貯備液于100 mL容量瓶中，用石油醚稀釋至標(biāo)線，混勻。

分別配制10、20、30、40、50 mg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)樣品，用1 cm光程石英比色皿以石油醚為空白參比，在256 nm波長(zhǎng)處依次測(cè)定上述樣品的吸光度值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線y=0.001 0x-0.000 2，R2=0.998 7。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出母液濃度為22.5 mg/L；根據(jù)母液測(cè)定結(jié)果及海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置處理濃度為0、0.05、0.15、0.45、1.35 mg/L，并按20 mg/L和10 mg/L加入NH4NO3和KH2PO4作為無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽[11]，每個(gè)濃度分裝100 mL水樣于250 mL錐形瓶中。將設(shè)置好的5個(gè)濃度組置于28 ℃、120 r/min的恒溫振蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。分別于0、7、14、21、28 d進(jìn)行取樣測(cè)定。

1.2.2 海水初始狀態(tài)下微生物數(shù)量檢測(cè) 采用熒光顯微鏡計(jì)數(shù)法檢測(cè)海水初始狀態(tài)下的微生物總數(shù)[12-14]：①取一張0.2 μm微孔濾膜，使膜光滑面朝上平貼于濾器底部；②搖勻樣品，吸取0.25 mL菌液注入濾器內(nèi)，同時(shí)加入0.375 mL無(wú)菌沖洗水，加2～3滴丫啶橙染液染色3 min，手動(dòng)抽濾染色液，使微生物留于濾膜上，用無(wú)菌水沖洗數(shù)次，再將濾液抽干；③取下濾器，用鑷子將濾膜移到載玻片上，滴一小滴香波油，在熒光顯微鏡下觀察計(jì)數(shù)；④觀察并計(jì)數(shù)3個(gè)裝片共30個(gè)視野下微生物數(shù)目，并按下列公式計(jì)算初始狀態(tài)下海水中微生物總數(shù)：E=X■?V，式中，E表示樣品中微生物數(shù)量（ind/mL）；X表示各視野中細(xì)菌總數(shù)的平均值（個(gè)）；S1表示濾膜面積（mm2）；S2表示顯微鏡視野面積（mm2）；V表示過濾菌液體積（mL）。

1.2.3 可培養(yǎng)異養(yǎng)微生物計(jì)數(shù) 可培養(yǎng)異養(yǎng)細(xì)菌數(shù)測(cè)定方法用Zobell 2216E培養(yǎng)基稀釋平板法培養(yǎng)并計(jì)數(shù)[15]，可培養(yǎng)異養(yǎng)放線菌數(shù)測(cè)定方法用高氏一號(hào)培養(yǎng)基稀釋平板法培養(yǎng)并計(jì)數(shù)，可培養(yǎng)異養(yǎng)霉菌及酵母菌數(shù)測(cè)定方法用PDA培養(yǎng)基稀釋平板法培養(yǎng)并計(jì)數(shù)。

1.2.4 脫氫酶及SOD酶活性測(cè)定 脫氫酶活性測(cè)定采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法[16，17]，其原理是無(wú)色的TTC在細(xì)胞呼吸過程中替代O2-作為人為受氫體，接受H+后被還原成紅色的三苯基甲H（TF），通過測(cè)定TF吸光值大小反映細(xì)胞活力大小，樣品前處理采用文獻(xiàn)[18]方法。超氧化物歧化酶（SOD）活性測(cè)定采用改良的鄰苯三酚自氧化法（325 nm法），細(xì)胞破壁采用助溶劑破壁法[19，20]。

1.3 數(shù)據(jù)處理及分析

數(shù)據(jù)分析在SPSS 17.0中進(jìn)行，采用方差分析和LSD比較不同廢油濃度、不同培養(yǎng)時(shí)間微生物數(shù)量及生物酶活性的差異性。相關(guān)圖表制作通過Excel 2010完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 海水初始狀態(tài)下微生物數(shù)量的檢測(cè)

為檢測(cè)海水初始狀態(tài)下微生物總數(shù)，通過觀察熒光顯微鏡下30個(gè)不同視野，得X=16個(gè)，S1=491 mm2，S2=7.2×10-3 mm2，V=0.25 mL，數(shù)據(jù)代入公式，可得E=4.36×106 ind/mL[21]，觀察結(jié)果如圖1所示。由于經(jīng)熒光染色后在觀察時(shí)肉眼無(wú)法分辨死細(xì)胞及無(wú)生命顆粒，故正常情況下計(jì)算所得數(shù)值往往較實(shí)際可培養(yǎng)異養(yǎng)微生物總數(shù)高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

2.2 不同濃度含油廢水對(duì)海水中細(xì)菌數(shù)量的影響

不同含油濃度條件下海水中細(xì)菌的數(shù)量隨時(shí)間的變化見圖2。從圖2可以看出，在培養(yǎng)過程中不同的培養(yǎng)時(shí)間所有處理細(xì)菌數(shù)目均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。在最初培養(yǎng)的7 d內(nèi)各組均大幅度增長(zhǎng)，而以含油濃度為0.15 mg/L的處理數(shù)量增長(zhǎng)速度最快。各組均于7 d時(shí)細(xì)菌數(shù)量達(dá)到最大值，且可測(cè)得的各處理細(xì)菌數(shù)量顯著高于對(duì)照組（P

而在7～14 d的培養(yǎng)時(shí)間內(nèi)，各組細(xì)菌數(shù)量均呈明顯下降趨勢(shì)，表明長(zhǎng)時(shí)間的含油環(huán)境對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)有抑制作用。之后各組均緩慢上升，至28 d時(shí)，數(shù)值達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定，各組之間沒有顯著性差異（P>0.05），且各處理數(shù)值均高于對(duì)照。其中，最高濃度（1.35 mg/L）海水中的細(xì)菌數(shù)在14～21 d時(shí)曾下降至無(wú)，可能是由于高濃度的溢油污染對(duì)細(xì)菌的生長(zhǎng)產(chǎn)生了抑制作用，之后又逐漸上升，至28 d試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，其數(shù)值較對(duì)照組明顯上升，但低于其他濃度組，推測(cè)是由于某些細(xì)菌對(duì)石油烴的降解作用所致。

已有研究表明，環(huán)境中可培養(yǎng)石油降解菌數(shù)與石油濃度呈密切正相關(guān)[22，23]。李博等[22]的研究表明，在石油污染的海水中，可培養(yǎng)異養(yǎng)細(xì)菌的數(shù)量先是呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，在第7天時(shí)達(dá)到最大值，然后逐漸減少。這與本試驗(yàn)結(jié)果一致，石油污染后，可培養(yǎng)異養(yǎng)菌數(shù)短期內(nèi)先增長(zhǎng)后降低，較長(zhǎng)時(shí)間后，逐漸恢復(fù)。另有研究表明，細(xì)菌中的多個(gè)屬的菌類對(duì)石油烴具有不同程度的降解能力[24-26]。

2.3 不同濃度含油廢水對(duì)海水中放線菌數(shù)量的影響

在培養(yǎng)過程中放線菌的數(shù)量隨培養(yǎng)時(shí)間的變化如圖3所示，放線菌數(shù)量一直保持增長(zhǎng)的趨勢(shì)，且在21 d及21 d之前處理與對(duì)照放線菌數(shù)量無(wú)顯著性差異（P>0.05），含油濃度為0.45 mg/L的處理在28 d時(shí)放線菌數(shù)量顯著高于其他處理（P

對(duì)于放線菌類而言，在長(zhǎng)期培養(yǎng)過程中處理放線菌數(shù)總體呈上升趨勢(shì)，而且隨著時(shí)間推移，含油濃度越高（在低于1.35 mg/L時(shí)），這種趨勢(shì)越明顯。這也證明了放線菌對(duì)石油烴類具有強(qiáng)大的降解作用[27-32]，但到目前為止，針對(duì)放線菌與石油污染及其對(duì)石油降解的應(yīng)用研究還很少，值得進(jìn)一步探索。

2.4 不同濃度含油廢水對(duì)海水微生物脫氫酶活性的影響

在海水中加入不同濃度的含油廢水后，海水中微生物脫氫酶活性隨時(shí)間變化特征如圖4所示。在0～7 d內(nèi)各處理微生物脫氫酶活性緩慢上升，脫氫酶活性顯著高于對(duì)照（P

脫氫酶是微生物體內(nèi)參與石油烴類氧化分解的重要酶類，脫氫是石油降解或轉(zhuǎn)化的首要步驟。已有研究表明脫氫酶與石油烴降解有良好的相關(guān)性[33，34]，通常能反映微生物對(duì)石油污染的適應(yīng)情況。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，各處理脫氫酶活性均呈先上升后下降趨勢(shì)，且7 d后含油濃度為0.05 mg/L的處理脫氫酶活性明顯高于其他處理。推測(cè)石油污染發(fā)生后，有關(guān)石油降解菌增殖，從而導(dǎo)致與石油降解有關(guān)的菌株脫氫酶活性增強(qiáng)，且較低濃度的含油廢水能更好地誘導(dǎo)油降解菌產(chǎn)生大量脫氫酶，使得脫氫酶活性顯著升高。之后，隨著石油被逐步降解，脫氫酶活性也緩慢降低到穩(wěn)定水平。

2.5 不同濃度含油廢水對(duì)海水微生物SOD酶活性的影響

在海水中加入不同濃度的含油廢水后，海水中微生物SOD酶活性隨時(shí)間變化特征如圖5所示。在28 d的培養(yǎng)期內(nèi)各處理SOD酶活性呈先下降后回升并持續(xù)緩慢升高的趨勢(shì)，0～7 d內(nèi)不同濃度的含油廢水對(duì)海水中微生物SOD酶活性的影響差異不顯著（P>0.05），只有濃度為0.05 mg/L的處理SOD酶活性出現(xiàn)下降趨勢(shì)；而在7～14 d內(nèi)，各個(gè)處理SOD酶活性下降程度不大；隨后SOD酶活性至21 dr稍有上升，至試驗(yàn)結(jié)束各處理SOD酶活性已保持相對(duì)穩(wěn)定。

不考慮偶然因素，可以推測(cè)微生物對(duì)海水中施加的重油污染成分需要較長(zhǎng)時(shí)間的適應(yīng)期，并在適應(yīng)期過后，重油可以刺激并誘導(dǎo)微生物SOD酶的生物合成。但從培養(yǎng)后期SOD酶活性升高的趨勢(shì)來(lái)看，這種誘導(dǎo)作用是十分微弱的。目前為止，國(guó)內(nèi)外有諸多關(guān)于石油污染物對(duì)海洋生物抗氧化酶系統(tǒng)毒性效應(yīng)的研究[33-36]，但較少見石油污染對(duì)海洋微生物SOD酶活性的研究。SOD酶是生物抗氧化系統(tǒng)的重要酶類，其活性對(duì)維持細(xì)胞正常生命活動(dòng)具有重要意義。與脫氫酶相比，重油污染對(duì)SOD酶的促進(jìn)作用要小很多，在所設(shè)計(jì)濃度范圍內(nèi)，僅在14 d時(shí)有小幅回落而后緩慢上升。Christian等[37]在原油污染對(duì)大鼠抗氧化酶的作用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)給原油超過6 mL/kg時(shí)其SOD酶活性明顯上升，而在給原油3 mL/kg時(shí)其SOD酶活性變化不明顯。

3 小結(jié)

1）被含油廢水污染后，海水中可培養(yǎng)異養(yǎng)微生物數(shù)目（細(xì)菌及放線菌）隨時(shí)間推移和含油濃度的不同而變化。從28 d周期來(lái)看，可培養(yǎng)異養(yǎng)細(xì)菌數(shù)目總體呈先升高后下降的變化趨勢(shì)，7 d時(shí)各處理細(xì)菌數(shù)量大幅度上升，其中以0.15 mg/L濃度處理增長(zhǎng)最為迅速，7 d后細(xì)菌數(shù)量明顯下降，至試驗(yàn)結(jié)束各處理數(shù)量保持相對(duì)穩(wěn)定。本試驗(yàn)中0.15 mg/L濃度的含油廢水對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)有較明顯的促進(jìn)作用，而超過或低于該濃度其促進(jìn)作用減弱?？傮w顯示含油廢水污染發(fā)生后，細(xì)菌對(duì)其的自凈能力是有限的。

長(zhǎng)期培養(yǎng)放線菌的過程中，放線菌數(shù)量一直保持上升趨勢(shì)。7 d之前放線菌基數(shù)極小，至7 d時(shí)各處理放線菌數(shù)量開始逐步上升。此外，放線菌數(shù)量14 d后出現(xiàn)快速增長(zhǎng)，其在含油廢水污染環(huán)境中的耐受力比細(xì)菌更好，但其對(duì)廢油的適應(yīng)能力及降解修復(fù)能力值得進(jìn)一步研究。

2）較低濃度（本試驗(yàn)中0.15 mg/L）的含油廢水可促進(jìn)海水中可培養(yǎng)異養(yǎng)微生物脫氫酶的大量合成，且含油濃度為0.15 mg/L時(shí)，這種促進(jìn)作用最為明顯。但從21 d開始至試驗(yàn)結(jié)束，各組脫氫酶活性均維持在較低水平，且對(duì)照與各處理間無(wú)顯著性差異（P>0.05）。顯然，在0.05～1.35 mg/L濃度范圍內(nèi)和0～14 d時(shí)間內(nèi)，含油廢水對(duì)脫氫酶具有誘導(dǎo)作用，但一旦濃度過高或作用時(shí)間過長(zhǎng)，則其誘導(dǎo)作用就不明顯并開始減弱。相較于SOD酶，脫氫酶對(duì)含有廢水的刺激更為敏感，是否可將脫氫酶活性作為檢測(cè)海洋受廢油早期污染的一個(gè)生理檢測(cè)指標(biāo)值得研究。

相比脫氫酶，各組濃度的含油廢水對(duì)海水中微生物SOD酶活性的影響差異性不顯著（P>0.05）。在所有設(shè)計(jì)濃度范圍內(nèi)各組SOD酶活在14 d時(shí)有小幅下降現(xiàn)象，21 d至試驗(yàn)結(jié)束，對(duì)照與各處理SOD酶活性亦無(wú)顯著性差異（P>0.05），說明含油廢水污染對(duì)海水微生物SOD酶活性的影響較小。SOD酶對(duì)海洋廢油的這種遲鈍反應(yīng)是否可以作為檢測(cè)海洋受重度廢油污染的一個(gè)生理檢測(cè)指標(biāo)有待于進(jìn)一步研究。

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篇6

在典型的情況下，研究人員是用推斷來(lái)了解某一行星的存在的（常常是通過其對(duì)某一恒星的重力影響來(lái)推斷）。但Christian Marois及其同事直接用Keck和Gemini望遠(yuǎn)鏡來(lái)獲得3顆行星的圖像。這顆叫做HR8799的星球是一顆正當(dāng)壯年的主序星，其動(dòng)力來(lái)自其核心內(nèi)的核反應(yīng)，而它發(fā)生的時(shí)間距離地球128光年。環(huán)繞它運(yùn)行的行星的質(zhì)量為木星的5～13倍之間，其中最小的行星距離其恒星最近，而最大的行星則距離其恒星最遠(yuǎn)。這一尺碼關(guān)系一般與我們自己太陽(yáng)系的外行星類似，它支持行星是通過在一個(gè)環(huán)繞恒星旋轉(zhuǎn)的氣體和塵埃盤中的顆粒的積成而形成的這一場(chǎng)景。根據(jù)文章作者的說法，該系統(tǒng)與我們太陽(yáng)系的較外部分的一個(gè)按比例放大的情況相類似。文章的作者估計(jì)，如果HR8799與太陽(yáng)一樣弱小的話，其行星將與土星、天王星和海王星與太陽(yáng)的距離類似。

在另外一項(xiàng)研究中，Paul Kalas及其同僚用Hubble Space Telescope來(lái)獲取他們稱之為Fomalhaut b的行星的圖像，它是在一個(gè)大型的星塵帶中按軌道環(huán)繞其恒星運(yùn)行的。研究人員估計(jì)，該行星的質(zhì)量不會(huì)大出木星數(shù)倍。如果他們的發(fā)現(xiàn)被證實(shí)，這一星體將是人們?cè)谔?yáng)系外所獲得的溫度最低、質(zhì)量最輕的星體圖像。在一則討論這兩項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的Perspective中，Mark S. Marley描繪了直接獲取這些行星圖像的困難，因?yàn)榛璋档男行菚?huì)消失在它們的主要恒星的耀眼的強(qiáng)光之中。他解釋了當(dāng)自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)與日冕儀一同使用時(shí)，是如何用于陸基式望遠(yuǎn)鏡觀察以校正大氣所造成的模糊視覺的。日冕儀則阻斷了恒星的大部分光線。

直立人生出具有大容量腦的嬰兒

研究人員報(bào)告說，一個(gè)直立人的新化石發(fā)現(xiàn)提示，該種系的雌性具有寬大的骨盆，其功能是為了生產(chǎn)腦容量大的嬰兒。Scott W. Simpson及其同事在Gona, Ethiopia找到并近乎完全地復(fù)原了一個(gè)直立人成年雌性的骨盆。作為一種相對(duì)復(fù)雜工具的使用者，直立人被認(rèn)為是第一個(gè)離開非洲及可能是第一個(gè)能夠掌握火的使用的人族動(dòng)物?；趯?duì)一具年輕男性Turkana Boy的骨骼的研究，研究人員先前曾得出結(jié)論 ：直立人身材高挑、形體消瘦，這可能是為了適應(yīng)炎炎的熱帶環(huán)境或是為了適應(yīng)耐久性跑動(dòng)。一個(gè)狹窄的雌性骨盆還意味著直立人的嬰兒在出生時(shí)腦容量相對(duì)較小，但在出生后會(huì)急劇地生長(zhǎng)，這是一種與現(xiàn)代人嬰兒相同的特征。但是，新發(fā)現(xiàn)的骨盆的形狀提示，直立人的嬰兒比先前認(rèn)為的要大30%，而其產(chǎn)前腦子的生長(zhǎng)速度與人類的類似，但其在產(chǎn)后的腦子和身體的生長(zhǎng)速度則處在黑猩猩與人類之間。研究人員得出結(jié)論，需要生產(chǎn)腦容量大的嬰兒是導(dǎo)致直立人雌性骨盆這種形狀的最初的驅(qū)動(dòng)力量。他們對(duì)為了適應(yīng)熱帶氣候或耐久性跑動(dòng)是決定該種系骨盆形狀的想法提出了懷疑。

“挑剔”的海洋微生物僅對(duì)氮?dú)庥信d趣

海洋中的藍(lán)菌通常被認(rèn)作是能夠完成多種任務(wù)的細(xì)菌，它通過光合作用產(chǎn)生了大量的地球上的氧氣，它能固定碳和氮，將這兩種元素轉(zhuǎn)化為在生物學(xué)上有用的形式。研究人員報(bào)告說，一組新近發(fā)現(xiàn)的藍(lán)菌則反其道而行之，它只專注于固氮，而無(wú)需生產(chǎn)氧氣和固定碳所需的遺傳學(xué)“機(jī)器”。這些微生物在海洋中含量豐富，而生物固氮在控制海洋中的生物生產(chǎn)能力及碳通量上非常重要。因此，現(xiàn)在可能有必要對(duì)目前的地球上氮?dú)夂吞佳h(huán)的模型進(jìn)行重新評(píng)估。Jonathan Zehr及其同事分離出了這種所謂的UCYN-A藍(lán)菌，并分析了該種生物的基因組。他們發(fā)現(xiàn)，這種藍(lán)菌的基因型是從前在非共生藍(lán)菌中所未知的，它們?cè)诨蛏蠠o(wú)法進(jìn)行產(chǎn)生氧氣的光合作用。一個(gè)始料未及的情況是，氧氣對(duì)固氮酶（即催化固氮反應(yīng)的酶）實(shí)際上是有毒的。其他已知固氮藍(lán)菌是多細(xì)胞的生物，并演化出了一系列的方略來(lái)避免使其固氮酶被氧氣毒化。此外，UCYN-A是一種單細(xì)胞的生物，它看來(lái)用只以氮?dú)庾鳛闃?biāo)靶已經(jīng)解決了這一問題。

篇7

關(guān)鍵詞:微生物;多媒體技術(shù);應(yīng)用

隨著不斷發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，我國(guó)社會(huì)信息化和智能化程度不斷加深，但是也為教育體系改革帶來(lái)的機(jī)遇的同時(shí)也面臨著相應(yīng)的挑戰(zhàn)，目前在教育體系中逐漸廣泛的應(yīng)用了多媒體技術(shù)。在實(shí)際教學(xué)的過程中通過對(duì)多媒體技術(shù)的應(yīng)用，有效的增加了教學(xué)內(nèi)容的生動(dòng)性、直觀性和真實(shí)性，這樣學(xué)生能夠更好的理解和掌握相關(guān)的微生物知識(shí)，有效的促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量和水平的提升。

一、傳統(tǒng)微生物教學(xué)中存在的問題

在微生物的傳統(tǒng)教學(xué)中，教師多是采用講解的方式來(lái)向?qū)W生灌輸相關(guān)的內(nèi)容知識(shí)，同時(shí)對(duì)參考書的借鑒也比較多。微生物主要指的是直徑＜0．1mm的個(gè)體體積微小的低等生物，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單或者是沒有結(jié)構(gòu)，其中單細(xì)胞要多于多細(xì)胞。其特點(diǎn)主要是易變異、適應(yīng)性強(qiáng)、繁殖快、生長(zhǎng)旺、轉(zhuǎn)化快、吸收多、面積大、體積小。目前在傳統(tǒng)教學(xué)過程中存在的問題主要包括教師講解的教學(xué)內(nèi)容抽象性強(qiáng)，而且也沒有突出教學(xué)重難點(diǎn)，學(xué)生在理解的時(shí)候自然就會(huì)存在著較大的困難，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不佳。另外由于受到教學(xué)硬件設(shè)備的限制，教師在教學(xué)的過程中只能夠借助參考書和黑板，這樣就難以有效的借助空間、時(shí)間等方面的優(yōu)勢(shì)來(lái)幫助學(xué)生更好的理解相關(guān)知識(shí)，學(xué)生在理解方面出現(xiàn)問題的話，自然也就難以有效的提升學(xué)習(xí)效率。

二、微生物教學(xué)中應(yīng)用多媒體技術(shù)的措施

(一)注重對(duì)教學(xué)課件的制作

對(duì)于多媒體技術(shù)來(lái)說，具有生動(dòng)、形象、直觀等方面的優(yōu)勢(shì)，能夠向?qū)W生更好的展示教學(xué)內(nèi)容。教師在制作教學(xué)課件的時(shí)候，需要充分的分析和了解具體的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，在制作的過程中需要具備一定的針對(duì)性，加強(qiáng)對(duì)重難點(diǎn)知識(shí)的適當(dāng)拓展，注重對(duì)多媒體技術(shù)各方面優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用，提高教學(xué)課件的深度。另外教師還需要根據(jù)實(shí)際的教學(xué)內(nèi)容，來(lái)加強(qiáng)學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與教師之間的互動(dòng)，營(yíng)造出自由、愉悅、輕松的課堂氛圍，注重對(duì)教師引導(dǎo)作用的有效發(fā)揮。通過對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)，進(jìn)而有效的提升學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，提升其綜合素質(zhì)與能力，加快學(xué)生形成發(fā)散性思維。

(二)注重對(duì)多媒體技術(shù)中圖文并茂的應(yīng)用

在微生物教學(xué)中，一般都會(huì)包含著很多圖例和圖形，在傳統(tǒng)教學(xué)中教師通常都是通過掛圖或圖例的方式來(lái)向?qū)W生講解相關(guān)知識(shí)內(nèi)容，但是由于這種方式缺乏必要的靈活性，學(xué)生往往難以形成深刻的主觀印象，也會(huì)消除其積極地學(xué)習(xí)興趣。隨著快速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，教師可以直接向?qū)W生展示清晰的微生物圖片，有效的解決了傳統(tǒng)教學(xué)中存在的內(nèi)容不全、色彩單調(diào)、掛圖籠統(tǒng)等方面的問題。另外通過多媒體技術(shù)，學(xué)生還可以直接觀察到微生物的具體結(jié)構(gòu)和形態(tài)，這對(duì)其功能掌握具有重要的意義和作用。比如在海洋微生物教學(xué)過程中，教師可以通過“赤潮”的視頻來(lái)向?qū)W生介紹相關(guān)知識(shí)，通過這種直觀的方式來(lái)有效的吸引學(xué)生的注意力和興趣，教學(xué)效果自然就能夠得到顯著的提升。

(三)注重對(duì)多媒體技術(shù)直觀性的應(yīng)用

一般對(duì)于微生物的觀察來(lái)說，多是利用顯微鏡才能夠清晰的觀察到，如果僅僅是通過肉眼觀察的話，是難以看清或無(wú)法直接觀察到，但是對(duì)于顯微鏡來(lái)說，很多學(xué)校都受到經(jīng)費(fèi)的限制而不能滿足所有學(xué)生操作。雖然利用掛圖的方式也能夠在一定程度上看清其形態(tài)，但是由于微生物生活環(huán)境和規(guī)律的特殊性，具有較強(qiáng)的觀察直觀性。而且微生物一直都是處于不斷變化當(dāng)中的，對(duì)于一些動(dòng)態(tài)變化過程難以通過掛圖的方式展現(xiàn)出來(lái)，學(xué)生也就難以直接的觀察到其變化過程。但是多媒體技術(shù)就能夠有效的彌補(bǔ)這一方面的缺陷和不足，可以讓學(xué)生直接觀察整個(gè)變化活動(dòng)過程，另外通過一些立體的變換圖形，學(xué)生對(duì)微生物形態(tài)和結(jié)構(gòu)的理解也會(huì)更加的深入，進(jìn)而牢固的掌握相關(guān)知識(shí)。

(四)注重對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息資源的應(yīng)用

對(duì)于微生物教學(xué)來(lái)說，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，而且相關(guān)的理論知識(shí)也是處于不斷變化的過程中的。雖然學(xué)生可以通過一些圖片資料來(lái)觀察微生物的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，但是圖片資料有限、質(zhì)量較低等方面的問題限制著教學(xué)效果的提升。由于微生物的體積比較下，學(xué)生難以直接用肉眼觀察到清晰的畫面，這樣清晰的短片、動(dòng)畫、示意圖、照片等對(duì)幫助學(xué)生理解和記憶都具有重要的意義和作用。通過對(duì)多媒體技術(shù)的應(yīng)用，教師能夠有效的將有限的教學(xué)內(nèi)容和資源進(jìn)行有效的拓展，增加教學(xué)內(nèi)容的豐富性，并且學(xué)生也能夠了解當(dāng)前關(guān)于微生物的最新信息，提高教學(xué)活動(dòng)的豐富性和趣味性。比如教師可以提前找出并記下一些相關(guān)的資料或網(wǎng)站，在教學(xué)活動(dòng)中讓學(xué)生直接觀賞相關(guān)視頻，這對(duì)促進(jìn)其知識(shí)的理解具有重要的作用。在微生物教學(xué)中應(yīng)用多媒體技術(shù)，教師可以制作出豐富的教學(xué)課件，對(duì)學(xué)生知識(shí)和視野的拓展與延伸具有重要的作用。另外多媒體技術(shù)能夠?qū)⒔虒W(xué)內(nèi)容更加直觀、生動(dòng)、形象的展現(xiàn)在學(xué)生面前，讓學(xué)生直接觀察微生物的形態(tài)與結(jié)構(gòu)，這就能夠有效的提升教學(xué)質(zhì)量和水平。同時(shí)通過對(duì)教學(xué)氛圍的營(yíng)造，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性得到了有效的提升，能夠自主學(xué)習(xí)，其教學(xué)的有效性得到了極大的提升。

作者:賴德慧 單位:贛南衛(wèi)生健康職業(yè)學(xué)院

參考文獻(xiàn):

篇8

研究人員估計(jì)，核電站的放射性物質(zhì)對(duì)當(dāng)?shù)睾Ｑ髣?dòng)物的生存會(huì)造成危害，進(jìn)而通過食物鏈危及人類。

核輻射最大的可能是破壞當(dāng)?shù)佤~類的繁育能力，因?yàn)楹Ｑ髣?dòng)物的卵和幼體對(duì)輻射較為敏感，放射性原子能夠取代動(dòng)物體內(nèi)的其他原子，所導(dǎo)致的輻射暴露將改變它們的DNA，造成動(dòng)物的畸變。

在此情況下，絕大多數(shù)變異動(dòng)物無(wú)法幸存，一些動(dòng)物還會(huì)將變異遺傳給下一代。無(wú)論哪一種情況，輻射暴露都會(huì)影響海洋動(dòng)物的長(zhǎng)期生存能力。

在所有海洋動(dòng)物中，最易遭受損傷的是水母、海葵、海蠕蟲等軟體動(dòng)物，它們吸收輻射的速度超過有殼動(dòng)物。另一方面，由于海藻能吸收大量的碘，也可能會(huì)對(duì)食物鏈造成危害，因?yàn)橛行┖Ｑ髣?dòng)物是以藻類為食的，同時(shí)人們也在食用海藻一類的食物。不過，研究人員發(fā)現(xiàn)，一些藻類可能會(huì)在清除核污染中擔(dān)當(dāng)一定的重任，比如，某些海藻可以分離核泄漏排出的鈣和放射性鍶，例如念珠新月藻。

念珠新月藻，又稱項(xiàng)圈月藻，是帶藻的一類。它的形狀特別，像一彎新月，同時(shí)它有一種特別的能力，能將水中的鍶分離出來(lái)。這或許能承擔(dān)起清除福島核電站泄漏向環(huán)境中釋放的放射性鍶。念珠新月藻能把鍶以晶體的形式沉積下來(lái)，這種晶體形成亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，稱為液泡，其中就包含了放射性鍶90。

但是，鍶在性質(zhì)和原子大小上與鈣特別相似，因此，利用生物方法很不容易將這兩種元素分離開來(lái)。鍶90是一種特別危險(xiǎn)的同位素，可以滲透到乳品、骨骼、骼髓、血液和其他組織中，它的輻射最終可致癌。盡管鍶90的半衰期只有30年，但其釋放到環(huán)境后100年還會(huì)對(duì)人、生物和環(huán)境造成破壞。

另一方面，由于鈣和鍶的原子大小和結(jié)構(gòu)相似，這兩種物質(zhì)很容易被混淆起來(lái)，但鈣是可以為人們所利用的無(wú)害、甚至有利的元素，因?yàn)楣趋赖纳L(zhǎng)需要鈣，而且人們必須經(jīng)常補(bǔ)鈣。因此，如果有一種方法能分離鈣和鍶，則可以回收利用鈣和去除有害的鍶。

位于美國(guó)伊利諾伊州的西北大學(xué)的材料學(xué)家米娜•克雷西等人的研究發(fā)現(xiàn)，可以通過向核廢料中加入鋇來(lái)有效分離鈣和鍶。因?yàn)?，吸收了鍶的念珠新月藻能讓鋇與其中的鍶形成晶體。原因在于，念珠新月藻的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)液泡中富含硫，鋇和鍶在硫溶液中的溶解能力相對(duì)較低，因此容易沉淀下來(lái)形成晶體。這就可以通過為海藻提供數(shù)量較多的鋇來(lái)讓海藻吸收和沉積更多的鍶。

由于鋇的需要量可能很大，向海洋環(huán)境中提供鋇來(lái)讓海藻吸收更多的鍶可能有困難。但是，可以換一種做法，即通過改變海藻所處環(huán)境中硫的濃度以改變海藻液泡中硫的含量來(lái)讓海藻吸收和沉積更多的鍶。這種方法是否可行也需要試驗(yàn)。

當(dāng)然，克雷西和同事還沒有檢測(cè)念珠新月藻在輻射環(huán)境中的生存情況，例如，海藻存活的時(shí)間是否足以讓其清除鍶。但是，按正常情況推算，海藻在30分鐘到1小時(shí)內(nèi)就可以沉淀出晶體，所以能較快而有效地清除鍶，而且念珠新月藻也很容易培植。不過，這也提出了另一個(gè)問題，這些吸附和包含了鍶的念珠新月藻是否會(huì)造成另外的污染，因?yàn)樗鼈冇锌赡艹蔀橐恍┖Ｑ笊锏氖澄铮橙肓撕J的念珠新月藻的海洋生物也有可能在后來(lái)成為人類的食物。所以，最好的辦法應(yīng)當(dāng)是用念珠新月藻來(lái)清除鍶，但要徹底清除這些吸附了鍶的念珠新月藻，把它們拔除并深埋起來(lái)。

篇9

北京林業(yè)大學(xué)“環(huán)境工程微生物學(xué)”課程被列為環(huán)境工程專業(yè)必修課和專業(yè)基礎(chǔ)課，總計(jì)48學(xué)時(shí)，其中理論課32學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)課16學(xué)時(shí)。在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，如何使專業(yè)學(xué)生較全面地掌握環(huán)境工程微生物學(xué)的基礎(chǔ)理論體系、核心知識(shí)內(nèi)容和基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生觀察和分析事物的能力、利用微生物學(xué)理論知識(shí)解決環(huán)境問題的能力和創(chuàng)新能力，是本課程的中心任務(wù)?；诖?，筆者對(duì)該課程近幾年的教學(xué)情況和成果進(jìn)行了綜合分析，對(duì)問題和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)和研究。

一、課程的定位

“環(huán)境工程微生物學(xué)”在整個(gè)環(huán)境工程專業(yè)的課程體系中是一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。它既包括基礎(chǔ)微生物學(xué)的知識(shí)內(nèi)容（微生物的分類、形態(tài)結(jié)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)、代謝、生長(zhǎng)繁殖、生態(tài)、遺傳和變異等），還包括微生物在環(huán)境物質(zhì)循環(huán)和環(huán)境污染控制中的作用原理（微生物在元素循環(huán)中的作用、微生物對(duì)污染物質(zhì)的降解和轉(zhuǎn)化等）以及微生物新技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用等方面的內(nèi)容。因此，環(huán)境工程微生物學(xué)不等同于環(huán)境中的普通微生物學(xué)，也不是環(huán)境污染的生物處理工程?！碍h(huán)境工程微生物學(xué)”是在學(xué)生不具備微生物學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)的背景下，通過介紹與環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域相關(guān)的微生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，為后續(xù)的水、空氣、固體廢棄物污染控制工程以及污染環(huán)境的生態(tài)修復(fù)等專業(yè)主干課程提供知識(shí)儲(chǔ)備和理論基礎(chǔ)。這就是“環(huán)境工程微生物學(xué)”課程學(xué)習(xí)的目的和任務(wù)。這一點(diǎn)對(duì)于“環(huán)境工程微生物學(xué)”課程教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)都非常重要，它決定了整個(gè)課程的邏輯結(jié)構(gòu)、重點(diǎn)內(nèi)容和教學(xué)方式。也就是說，“環(huán)境工程微生物學(xué)”的教與學(xué)，必須突出環(huán)境污染治理和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的主題，將微生物學(xué)的知識(shí)理論和環(huán)境領(lǐng)域的工程實(shí)踐緊密結(jié)合，才能取得良好的教學(xué)效果。

二、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置

目前，各個(gè)學(xué)校編寫了不少環(huán)境微生物學(xué)的教材。其中，周群英和王士芬編著的《環(huán)境工程微生物學(xué)（第三版）》為廣大高校的環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)所采用，它基本可以滿足一般工科類院校的教學(xué)要求。但是，在使用的同時(shí)，各學(xué)校還應(yīng)根據(jù)自身的專業(yè)特色，對(duì)其中各章節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行取舍，并針對(duì)各自的專業(yè)適當(dāng)增加內(nèi)容，比如土壤微生物、海洋微生物等，以體現(xiàn)學(xué)科的優(yōu)勢(shì)研究領(lǐng)域。

在“環(huán)境工程微生物學(xué)”的教學(xué)過程中，把握好基礎(chǔ)微生物學(xué)和微生物在污染控制中的作用兩部分的關(guān)系十分重要。前者是后者的理論基礎(chǔ)，后者則是前者的工程應(yīng)用，重點(diǎn)則是環(huán)境工程實(shí)踐中的微生物學(xué)原理。如果對(duì)微生物的結(jié)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)、代謝等內(nèi)容介紹過多，課程容易演變?yōu)榧?xì)胞生物學(xué)、微生物生理學(xué)或生物化學(xué)等；而對(duì)污染控制的具體工藝過程涉及過多，又容易重復(fù)污染控制工程的課程內(nèi)容。因此，在課程教學(xué)時(shí)，應(yīng)合理安排這兩部分的比例。另一方面，“環(huán)境工程微生物學(xué)”的教學(xué)還應(yīng)處理好與其他相關(guān)課程的相互關(guān)系。北京林業(yè)大學(xué)開設(shè)的“植物學(xué)”“環(huán)境生物學(xué)”等課程與“環(huán)境工程微生物學(xué)”之間存在一定的聯(lián)系，3門課程在如細(xì)胞結(jié)構(gòu)、生理代謝、遺傳變異等知識(shí)內(nèi)容上均有一定的論述，但課程核心和重點(diǎn)內(nèi)容各不相同。在講解“環(huán)境工程微生物學(xué)”時(shí)，應(yīng)注重強(qiáng)調(diào)微生物細(xì)胞、生理、遺傳方面的獨(dú)特性，并對(duì)這些特性在環(huán)境工程領(lǐng)域的應(yīng)用展開詳細(xì)介紹。也就是說，在教學(xué)過程中需要注意知識(shí)單元的邏輯銜接，注重課程體系的統(tǒng)一性，要明確課程的側(cè)重點(diǎn)，避免重復(fù)。

基于當(dāng)前環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)科的飛速發(fā)展，“環(huán)境工程微生物學(xué)”的課程教學(xué)還應(yīng)緊密結(jié)合當(dāng)前環(huán)境污染控制和生態(tài)修復(fù)相關(guān)領(lǐng)域的新進(jìn)展，而不能只停留在傳統(tǒng)污染處理工藝的微生物學(xué)原理上。教師通過對(duì)最新污染控制工程理論和技術(shù)的微生物學(xué)原理進(jìn)行解析，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、專業(yè)的熱情，樹立投身環(huán)境保護(hù)事業(yè)的志向，課程的教學(xué)效果也會(huì)隨之提高。例如，在廢水生物處理的微生物學(xué)原理部分，筆者介紹了這幾年比較受關(guān)注的利用好氧顆粒污泥處理高負(fù)荷、強(qiáng)毒性有機(jī)廢水的新工藝，解析了活性污泥微生物胞外聚合物在好氧顆粒污泥形成中的作用以及生物處理系統(tǒng)由于污泥濃度大幅增加而帶來(lái)的高效性，來(lái)強(qiáng)調(diào)通過利用微生物的生理生化特性進(jìn)行廢水處理技術(shù)的革新。學(xué)生對(duì)這些新內(nèi)容的反饋很活躍，也引發(fā)了很多討論。

三、教學(xué)方法的改革和創(chuàng)新

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代社會(huì)的快速信息化，傳統(tǒng)的、單一的灌輸式教學(xué)方法難以取得滿意的教學(xué)效果，也無(wú)法滿足當(dāng)前創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)要求。大學(xué)課堂的教學(xué)必須與時(shí)俱進(jìn)，應(yīng)借助多媒體、網(wǎng)絡(luò)以及最新的科研成果和成功的工程實(shí)例，來(lái)豐富教學(xué)的內(nèi)容和形式，提高教學(xué)效率和效果。

(一）合理使用多媒體課件

根據(jù)實(shí)驗(yàn)心理學(xué)的原理，對(duì)于同樣的信息，圖像比文字容易被信息接受者所記憶，這就是所謂的“圖象優(yōu)勢(shì)定律”3]。在傳授以敘述性為主的知識(shí)內(nèi)容時(shí)，合理使用形象思維方法，可以幫助學(xué)生提高記憶力；而信息的幾何形狀、色彩、字符對(duì)形象思維的建立起著相當(dāng)大的作用。環(huán)境工程微生物學(xué)的研究對(duì)象是肉眼看不見的微小生物，在教學(xué)中通過展現(xiàn)大量生動(dòng)形象的微生物照片，可以使學(xué)生容易認(rèn)識(shí)和區(qū)分種類繁多的微生物，印象深刻，易于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。例如，在比較G+和G—細(xì)菌的結(jié)構(gòu)時(shí)，通過對(duì)細(xì)胞圖片的詳細(xì)講解可以清楚地說明二者的區(qū)別：G—細(xì)胞由胞外到胞內(nèi)依次為外膜、細(xì)胞壁、周質(zhì)空間及原生質(zhì)膜，而G+則為細(xì)胞壁、原生質(zhì)膜；同時(shí)，G—細(xì)菌的細(xì)胞壁上僅有一層很薄的肽聚糖，但脂肪層較厚，相反G+細(xì)菌的細(xì)胞壁含有多層肽聚糖，而脂肪卻相對(duì)較少。這樣，學(xué)生對(duì)G+和G—細(xì)菌細(xì)胞壁差別的認(rèn)識(shí)就會(huì)十分深刻，為此后順利開展革蘭氏染色實(shí)驗(yàn)提供了理論基礎(chǔ)。在介紹微生物代謝、遺傳等較為抽象的知識(shí)內(nèi)容時(shí)，教師可以合理采用示意圖、動(dòng)畫等形式來(lái)進(jìn)行講解，將有效提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握水平。例如，在微生物的遺傳和變異一章中，筆者采用Flash動(dòng)畫演示了微生物遺傳的經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)即肺炎鏈雙球菌感染小白鼠實(shí)驗(yàn)，使原本抽象難懂的概念和理論變?yōu)樯鷦?dòng)的畫面，教學(xué)效果明顯改善。事實(shí)上，國(guó)內(nèi)外一些著名高校、環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)站上和國(guó)外優(yōu)秀原版微生物教材中有許多高質(zhì)量的微生物圖片、教學(xué)課件和研究成果，教師可以將其作為本課程的教學(xué)素材來(lái)加以使用，豐富教學(xué)內(nèi)容，開闊學(xué)生視野。

(二）充分利用科研成果和工程實(shí)例

大學(xué)階段的人才培養(yǎng)正日益與科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展緊密聯(lián)系，這就要求“環(huán)境工程微生物學(xué)”的教學(xué)要注重結(jié)合科學(xué)研究和工程實(shí)踐，不斷地加入新的科研成果和工程實(shí)例來(lái)說明課程的基本知識(shí)和基礎(chǔ)理論。同時(shí)教師也不能脫離科學(xué)研究和工程實(shí)踐而單純地搞教學(xué)工作。只有長(zhǎng)期參加科研實(shí)踐的教師，才能使自已的教學(xué)內(nèi)容更加具有前沿性、獨(dú)創(chuàng)性和啟發(fā)性，在豐富自己的教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解；也只有將教學(xué)與工程實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來(lái)，才能更有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力[4]。例如，筆者在教學(xué)過程中選取了微生物燃料電池研究中最新發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌鞭毛充當(dāng)“納米導(dǎo)線”的現(xiàn)象作為背景材料，展開討論，分析了細(xì)胞鞭毛的電子傳遞功能在物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量代謝中發(fā)揮的作用。這個(gè)例子在介紹微生物學(xué)知識(shí)的同時(shí)，很好地詮釋了如何恰當(dāng)?shù)乩梦⑸锏奶匦詠?lái)解決環(huán)境問題和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。又如，通過介紹實(shí)際工程項(xiàng)目——煤氣廢水生物處理系統(tǒng)中活性污泥的馴化過程，說明了微生物遺傳和變異的特性對(duì)于有毒有害工業(yè)廢水處理的重要意義。

(三）改變傳統(tǒng)教學(xué)模式

在當(dāng)前大學(xué)教學(xué)中，課時(shí)的有限性與知識(shí)的增長(zhǎng)性之間的矛盾日益突出，“環(huán)境工程微生物學(xué)”這門新興的交叉學(xué)科尤為如此。所以，教師在授課時(shí)，應(yīng)更加注重所介紹內(nèi)容的質(zhì)和量，將多而雜的信息進(jìn)行疏理與歸納，并以更加靈活的方式傳達(dá)給學(xué)生。這就要求教師在教學(xué)模式上進(jìn)行變革，改變以往單一的注入式教學(xué)方法，采用多種方法有機(jī)結(jié)合的教學(xué)模式，將教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體地位相結(jié)合，從而在傳授知識(shí)的同時(shí)提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。

研究表明，提問、引入和討論等啟發(fā)式教學(xué)方法比起傳統(tǒng)的注入式教學(xué)模式更為吸引人，更能收到事半功倍的效果。一方面，啟發(fā)式教學(xué)可以促進(jìn)師生之間的互動(dòng)，活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣；另一方面，啟發(fā)式教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生將書本知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的思考和分析等綜合能力?？傮w來(lái)講，一些基礎(chǔ)性知識(shí)的教學(xué)，可以以教師講解為主，但講解的內(nèi)容要少而精，留一部分內(nèi)容讓學(xué)生自己去消化吸收。對(duì)于理解性的知識(shí)內(nèi)容，教師要啟發(fā)學(xué)生積極思考，有些問題要引而不發(fā)，導(dǎo)而不講，讓學(xué)生自己通過分析和總結(jié)來(lái)深化認(rèn)識(shí)。此外，還應(yīng)注意到高年級(jí)本科學(xué)生已經(jīng)具有一定的自學(xué)能力，對(duì)于一些比較淺顯的多門環(huán)境類課程反復(fù)涉及的章節(jié)內(nèi)容或非核心知識(shí)單元，完全可以安排由學(xué)生自學(xué)來(lái)完成。例如，在講解微生物在氮素循環(huán)中的作用時(shí)，筆者詳細(xì)介紹了硝化作用、反硝化作用等生化反應(yīng)過程及其影響因素，所以在講解廢水微生物的脫氮原理時(shí)，采取了“學(xué)生自學(xué)為主，教師組織討論和總結(jié)”的教學(xué)方式。這種教學(xué)方式既節(jié)省了課時(shí)，同時(shí)又鍛煉了學(xué)生的自學(xué)能力、認(rèn)識(shí)能力和分析能力，為以后的科研創(chuàng)新打下基礎(chǔ)。

四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的挑選和設(shè)置

篇10

關(guān)鍵詞： 三維熒光技術(shù)；溶解有機(jī)質(zhì)；環(huán)境；水質(zhì)

目前，地表飲用水源的污染類型日益惡劣，且愈顯復(fù)雜。美國(guó)的研究報(bào)告表明（1974年以來(lái)），飲用水中有近百種致癌物質(zhì)，這也讓飲用水源安全的問題成為世界廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)之一。天然水域（河流、湖泊、海洋等）中廣泛存在著溶解性有機(jī)質(zhì)DOM（dissolved organic matter），其官能團(tuán)豐富，且遷移率高。加之其中富含C、N、P等營(yíng)養(yǎng)元素，進(jìn)而參與水環(huán)境中的多種理化反應(yīng)過程，對(duì)水環(huán)境質(zhì)量有重要影響。比如，其能與金屬離子形成絡(luò)合物，影響金屬的毒性及溶解性；另外，在水處理過程中，DOM會(huì)使消毒過程產(chǎn)生更多的副產(chǎn)物。因?yàn)镈OM的分子量、官能團(tuán)等的分布范圍較大，因此對(duì)其各種成分進(jìn)行詳盡分析變得困難。三維熒光光譜（Three-dimensional Excitation- Emission Matrix Spectra），簡(jiǎn)稱EEM，具有多種優(yōu)點(diǎn)，比如無(wú)需預(yù)處理、準(zhǔn)確度高、速度快、靈敏度高、所需樣品較少等，信息種類豐富且圖像直觀，圖譜與污染物質(zhì)種類、含量相對(duì)應(yīng)，就好像人的指紋具有唯一性一樣，所以也被稱為“熒光指紋”，是DOM表征的首選方法。

1 三維熒光峰的分類情況

2 環(huán)境因素對(duì)DOM熒光的影響

2.1 金屬離子

天然水中的類腐殖酸熒光強(qiáng)度受金屬離子的影響最為明顯。DOM易與金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，致使DOM的熒光強(qiáng)度發(fā)生猝滅的后果。一般而言，如Cu2+、Fe3+、Hg2+、Ni2+、Zn2+等順磁性金屬離子易導(dǎo)致腐殖酸的熒光猝滅；如Al3+、Mg2+、Ca2+和Cd2+等反磁性金屬離子的影響較為復(fù)雜，它們與腐殖質(zhì)絡(luò)合后其熒光可能增強(qiáng)，可能猝滅或者影響不明顯。針對(duì)于相關(guān)的研究來(lái)看，目前主要是在實(shí)驗(yàn)室條件下采用加入自由金屬離子的方法進(jìn)行，而金屬在自然環(huán)境中主要以顆粒物和有機(jī)物的形式存在，所以關(guān)于金屬離子對(duì)DOM熒光強(qiáng)度是否有顯著影響還存在爭(zhēng)議。

2.2 溫度

溫度對(duì)熒光強(qiáng)度的影響較大，有研究表明溫度對(duì)熒光強(qiáng)度的影響是可逆的，因?yàn)闇囟炔⒉桓淖僁OM的分子結(jié)構(gòu)。但也有觀點(diǎn)與之相反，主張溫度對(duì)熒光強(qiáng)度的影響是不可逆的，這可能由于升溫促使DOM發(fā)生了光降解或者分解所致。

2.3 pH對(duì)于DOM熒光強(qiáng)度的影響

高pH值條件可導(dǎo)致熒光強(qiáng)度增強(qiáng)；而低pH值條件下則可以導(dǎo)致熒光強(qiáng)度降低。pH值為2～ 12之間是三維熒光光譜技術(shù)較適宜的范圍，但為了減小誤差，有時(shí)在測(cè)定前可將pH調(diào)至6～7的中性范圍。天然水（pH值5～ 9）熒光峰的熒光強(qiáng)度的變動(dòng)并不明顯，最大變化可達(dá)10%左右，說明仍可以較好的表征DOM。

3 三維熒光技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

3.1 海洋環(huán)境

海洋或入?？谔幍暮Ｑ笪⑸锏纳?、浮游生物與海洋DOM的關(guān)系可以較好的用三維熒光技術(shù)來(lái)表征。海洋腐殖酸（Peak M）是在海洋環(huán)境中新產(chǎn)生的腐殖酸，而不同于陸源腐殖酸（Peak C）。如影響海水中的類蛋白熒光峰（Peak B、Peak T1、Peak T2）的因素主要分為內(nèi)源和外源類：海域自身產(chǎn)生的類蛋白物質(zhì)為內(nèi)源，由外來(lái)途徑引入的類蛋白稱為外源。人類活動(dòng)對(duì)海水的影響可以表征為Peak T1和Peak T2的變化。腐殖酸熒光強(qiáng)度與海水深度及離海岸線距離有關(guān)。腐殖酸（Peak A）離海岸線和入?？谠竭h(yuǎn)，其熒光強(qiáng)度越低。鹽度對(duì)Peak M的熒光影響明顯有關(guān)，因此在分辨河流水和海洋水時(shí)，可根據(jù)隨著鹽度降低，Peak M是否逐漸向長(zhǎng)波長(zhǎng)的Peak C區(qū)域紅移來(lái)判斷。

3.2 淡水環(huán)境

因?yàn)榈蠨OM的濃度相對(duì)穩(wěn)定，差異性不大，所以可利用三維熒光技術(shù)的高靈敏度來(lái)檢測(cè)不同樣品間的細(xì)微不同。一般而言，污水中的類蛋白物質(zhì)較多，而淡水中含有較多的腐殖酸（Peak A 和 Peak C 熒光強(qiáng)度大）。常用類蛋白和類腐殖質(zhì)熒光強(qiáng)度的比值r（類蛋白/類腐殖質(zhì)）來(lái)判斷水體污染情況，r值較大時(shí)，說明類蛋白熒光強(qiáng)度較大，可以推測(cè)水質(zhì)受到外源污染。r值較小，說明水體未受污染，而受污染的河流r則較大。

4 小結(jié)

由于溶解性有機(jī)質(zhì)（DOM）的廣泛存在，對(duì)水環(huán)境質(zhì)量影響嚴(yán)重，目前已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。三維熒光技術(shù)在快速有效檢測(cè)DOM 濃度以及特征的微小變化方面具有明顯優(yōu)點(diǎn)，在表征水體DOM方面可以提供豐富的信息。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣鳳華，楊黃浩，黎先春等.膠州灣海水溶解有機(jī)物三維熒光特征研究[J].光譜學(xué)與光譜分析，2007，27（09）：1765-1769.