指导老师:焦绪栋副研究员

课程时间:3天

适合年级:高中生

招生人数:7-9人

一、研究背景:

 

浩瀚的海洋是地球生命的摇篮,海洋生物有49个门类,至少16万种以上。海洋独特的自然条件:高压、低营养、无光照、局部高温、高盐等,使得海洋微生物具有特殊的代谢途径和遗传背景,从而具有产生特殊结构和功能活性物质的能力。

据研究发现,约27 %的海洋微生物都能产生抗菌活性物质;从海洋真菌分离出的次级代谢产物70 %~80 %具有生物活性。许多海洋微生物能产生新结构的活性物质。Koyama 等从一株未鉴定的海洋真菌中得到一种新的二萜: Phomactin H;Robert等从海洋来源的真菌Aspergilla us carneus 的代谢产物中分离到7种活性化合物,其中5种是新化合物(aspergillicins A-E)。

目前,在海洋微生物及其代谢产物中发现了许多特异、新颖、结构多样、陆地微生物很少产生的活性物质,有些物质的结构类型在陆生生物中从未发现过,因此海洋微生物成为又一个具有巨大开发潜力的天然药物宝库。海洋微生物有产生生物活性物质的巨大潜力,目前已从海洋微生物(包括海洋细菌、海洋细菌和海洋放线菌)中分离到许多海洋生物活性物质,这些物质化学结构丰富多样,许多分子结构新颖独特,是陆地生物所不具有的。因此,人们对从海洋环境中极其多样性的微生物中开发到新的特效药寄予极大的希望。对海洋细菌的分离与培养研究,能发现几种具有生物性的农药先导化合物,为后期的农药新品种的研发奠定基础。海洋生物目前还属于一块新开发的领域,是未来人类获取药物的一个重要来源,海洋细菌作为一个重要分支,其发展潜力巨大。浩瀚的海洋是地球上生命的摇篮,目前的研究表明,海洋微生物不仅在海洋生态环境和物质循环中具有及其重要的作用,也是各种新型生物活性物质的潜在来源。海洋微生物的开发,极其关键的一步就是将特定环境里的资源菌株分离出来。

微生物对抗生素的耐药性是治疗人类细菌性疾病的一大难题。寻找更为有效的抗生素成为各国研究者的研究热点。目前,海洋以其独特的生境条件成为新抗生素的重要来源。国外在上世纪四十年代就开始了对海洋微生物抗菌活性物质的研究,50年前从海洋生物中发现并成功研制了第一个新抗生素—头抱菌素,开创了开发海洋新抗生素的先河。近几年,由于海洋生物技术的发展,从海洋生物中提取的抗感染活性物质更是层出不穷。日本学者发现约27%种属的海洋微生物具有产抗菌活性物质的能力;还检测了海洋微生物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白假丝酵母等8种细菌和真菌的抑菌作用,结果发现,海洋中14.1%的细菌、44.0%的防线菌,0.5%的真菌具有不同的抑制作用。

研究海洋微生物的培养与分离不仅可以为人类提供更多更好的物质来源,还可以为人类的医药事业作贡献。现代化生物技术在海洋微生物多样性研究中的应用,克服了传统分离培养方法的限制。同时,也应看到,现代生物技术不仅所需费用较高,而且方法本身还存有不足,已有研究表明,纯培养条件下得到的微生物的测序结果与直接对样品检测的结果相差很大。因此,在对利用现代生物技术所取得的结果进行理论探讨时,应该时刻考虑到方法的代表性和稳定性。

目前国内外对来自沿岸、近海区域的样品,最常用的细菌分离方法是将样品采用无菌海水进行一系列的稀释,在吸取一定量某几档稀释度的均液涂布于培养基上分离培养;对远海、深海的样品,特别是深海中,由于异样细菌密度较小,在培养前需将样品中的微生物浓缩到超滤膜上,再将超滤膜进行分离培养。

早期一直认为海洋细菌难以培养和分离鉴别,对其活性物质的研究难有作为,进步缓慢。近来,海洋细菌研究技术取得重大的,有些是突破性的进展。主要有两方面:一是培养技术,例如发现采用稀释培养法能使人们得以分离获得海水中大量存在的寡营养细菌,极大的丰富了人们对海洋浮游细菌的认识。二是海洋来源营养物—样品采集地的基质经高温灭菌后直接用于分离培养基的制备,取得很好的效果。

海洋细菌培养的关键是分离培养基的选择,其极大的影响所获海洋细菌的种类结构。在培养基的制备时要注意培养基成分的选择,注意培养基周围的环境对细菌的影响。同时海洋细菌的分离要在无菌环境,因此从制备培养基时开始,整个培养过程必须按无菌操作要求进行,否则外界细菌污染标本,会导致错误结果;而培养的致病菌一旦污染环境,就会引起交叉感染,特别要避免空气中陆地微生物的污染。


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