微生物多样性（共11篇）
微生物多样性 篇1
摘要：对油藏微生物多样性的调查研究是应用微生物采油技术 (MEOR) 的基础, 对定向调控油藏微生物的群落结构, 形成有利的油藏生态环境具有重要的指导意义。随着分子生物学的快速发展, 越来越多的技术被应用到油藏微生物多样性研究中来, 本文对其中的一些研究方法及其在油田上的应用进行了简要的介绍。
关键词：油藏,微生物多样性,群落结构
1 油藏微生物多样性与MEOR
MEOR的原理是促进有利于采收率的微生物的生长繁殖, 而对有害的微生物 (如会对油田设备产生腐蚀作用的硫酸盐还原菌) 进行抑制, 形成有利于提高原油采收率的油藏生态环境, 最后达到提高采收率的目的。所以对油藏的微生物多样性进行研究有着重要的意义。
目前研究油藏微生物多样性的方法主要有传统的富集纯培养技术和非纯培养技术。传统的富集纯培养技术主要是在实验室内通过常规的培养条件和富集培养基从油藏环境中分离出纯菌株, 然后对菌株进行生理生化鉴定和计数来反映油藏环境条件下的微生物多样性。但是由于实验室内并不能完全真实的模拟油藏环境, 只有极少数的微生物 (0.01%～1%) 能够在人工培养条件下成活和被培养;而且富集培养基对微生物具有选择性, 因而所检测到的微生物在种类、数量和功能上都是通过选择和富集后的结果, 并不能完全准确地反映油藏中的真实情况。所以利用传统方法得到的结果与实际情况存在较大的差距, 不能够指导人们对油藏微生物群落进行准确的调控, 最后导致提高采收率失败。
近年来, 随着分子生物学的快速发展, 越来越多的分子技术被应用到油藏微生物多样性研究中[1,2,3,4,5,6,7,8]。因为非纯培养技术以微生物DNA、RNA为研究对象, 可以不受微生物可培养性的限制, 也克服了选择性培养不能准确反映油藏微生物真实数量的缺点, 能够更准确、直接和全面地反映群落的结构及多样性。
2 油藏微生物分子技术及其应用
目前应用于油藏微生物多样性研究的方法有限制片段长度多态性—聚合酶链式反应 (PCR—RFLP) 、末端限制性片段长度多态性 (T—RFLP) 、变性梯度凝胶电泳 (DGGE) 、荧光原位杂交技术 (FISH) 、生物芯片 (Bio-chip) 。
2.1 限制片段长度多态性—聚合酶链式反应 (PCR—RFLP)
PCR—RFLP的一般步骤是:首先用环境基因组总DNA进行16SrDNA PCR扩增得到样品中不同微生物的16SrDNA的混合物, 接着将纯化后的PCR产物与载体连接, 然后转化到大肠杆菌内, 在鉴定了阳性克隆后, 可以先分别用不同的核酸内切酶分别对克隆子分型。根据分型的结果, 送代表克隆去测序。[9-11]。Sette等[6]利用PCR—RFLP对没有受到生物降解的和受到严重生物降解的两类原油进行了研究, 发现了9种不同的细菌属, 其中Leuconostoc sp.和Streptococus sp.原来没有在油藏环境中报道过。袁三青等[11]对胜利油田单12区块S12-4油井产出水样品进行了选择性富集培养, 运用PCR—RFLP的方法分析了富集样品和非培养样品的细菌多样性。通过16S r RNA基因序列比对发现, 非培养样品、异养菌富集样品、烃降解菌富集样品和硫酸盐还原菌富集样品中的优势菌分别为Pseudomonas属, Thermotoga属, Thermaerobacter属和Thermotoga属的成员。多样性分析结果表明, 非培养样品的微生物多样性最丰富, 同时非培养样品和富集样品的微生物群落结构存在很大的差异, 富集样品中的微生物包括优势菌在油藏原位环境中含量很低。
2.2 末端限制性片段长度多态性 (T—RFLP)
T—RFLP技术也是RFLP的一种, 该方法是将PCR引物中的一条加以荧光标记, 扩增产物用合适的限制酶切、电泳分析, 再根据片断的大小不同以及标记片断种类和数量的不同分析群落的结构及组成多样性。赵凤敏[12]运用T—RFLP技术监测了罗家油田罗801区块微生物驱油试验中的油藏生态变化, 结果发现罗801区块普遍存在脱硫弧菌、甲烷菌等古细菌和假单胞菌、梭孢菌等细菌, 其中假单胞菌是优势种群, 而假单胞菌正是微生物驱现场注入的微生物, 说明了注入的菌种已适应了油藏环境条件并且大量生长繁殖, 在油藏生态结构中起重要的作用。袁三青等[13]应用T—RFLP技术分析和比较了胜利油田单12区块的一口注水井 (S12-zhu) 和三口采油井 (S12-4、S12-5和S12-19) 的油藏微生物多样性。基于T—RFLP图谱的多样性指数表明注入水样品具有更丰富的细菌和古菌多样性。
2.3 变性梯度凝胶电泳 (DGGE)
DGGE的原理是是根据DNA在不同浓度的变性剂中解链行为的不同而导致电泳迁移率发生变化, 从而将片段大小相同而碱基组成不同的DNA片段分开。程海鹰等[1]利用PCR—变性梯度凝胶电泳 (PCR—DGGE) 技术考察本源微生物驱油前后微生物群落结构的变化, 实验室模拟地层培养结果显示主要激活的对驱油有利的3种菌株为假单胞菌、梭状芽孢杆菌和烃类降解菌, 而原始底层注入水中所含有的对驱油不利的脱硫肠状菌属则没有被发现。王君等[14]运用PCR—DGGE技术对辽河油田锦45区块进行微生物驱油的26—195和27—221两口井进行了监测, 发现Proteobacteria在两口井中都是优势菌群, 26—195和27—221的两口井的产量由废井分别增加到日产量1.58吨和4.52吨, 增油非常明显, 证实了微生物驱油的有效性。
2.4 荧光原位杂交技术 (FISH)
荧光原位杂交技术 (FISH) 是利用荧光标记的特异核酸探针与细胞内相应的靶DNA分子或RNA分子杂交, 通过在荧光显微镜或共聚焦激光扫描仪下观察荧光信号, 来确定与特异探针杂交后被染色的细胞或细胞器的形态和分布, 或者是结合了荧光探针的DNA区域或RNA分子在染色体或其他细胞器中的定位]。目前, 因为探针还很有限, 需要设计符合油藏特点的更加有效的探针, 所以FISH应用于油藏微生物多样性研究的报道还不多。Grabowski等[15]用FISH杂交方法研究了加拿大西部油藏水样中的产甲烷共生菌团, 发现其中烃降解菌和产甲烷菌围绕固态烃底物形成一定的相互关系, 推测可能是该油藏环境中两种功能菌群之间主要的生态关系。
2.5 生物芯片 (Bio-chip)
生物芯片 (Bio-chip) 是指将大量探针分子固定于支持物上后与带荧光标记的DNA样品分子进行杂交, 通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息。Voordouw等[16]利用反相基因组探针法研究了加拿大北部油田硫酸盐还原菌的多样性, 分析表明从5-6个取样点收集的样品存在2种不同的SRB菌群。
3 存在的问题与展望
基于国内外对油藏微生物多样性的研究工作加以总结后得出, 今后需要重点加强以下研究:
(1) 目前, 虽然可以利用各种分子技术从微生物的组成和数量上来说明油藏中的微生物群落结构, 但是这些技术并不能够提供足够的群落功能信息, 只能通过传统的富集培养方法来寻求这些功能信息, 而能够分离出来的可以培养的微生物还很少, 阻碍了对单一微生物或主要微生物作用机制的深入研究, 使我们不能确定到底这些微生物在油藏中究竟发挥着怎样的功能。因此, 须利用分子技术所得到的信息去改进传统的富集培养方法, 从而可以分离出更多的微生物。
(2) 表征微生物的群落结构的时候很少涉及油气组分、岩石的地球化学资料、地层水的矿物和有机组分、物理资料 (温度、氧化还原电位、pH) 这些资料, 不能够全面的了解微生物在油藏中的作用过程。
(3) 对油藏中的微生物进行调控必须建立在明晰的生态结构之上, 可以从代谢途径方面来控制, 避免在实施微生物采油的过程中的产生的盲目性。
微生物多样性 篇2
关键词：人参（Panax ginseng C. A. Meyer）；根际土壤微生物；PCR-DGGE；体系优化；多样性
中图分类号： Q938文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）06-0052-03
收稿日期：2014-01-16
基金项目：韩国农村振兴厅国际合作项目（编号：41309001）。
作者简介：杨阳（1989—），女，吉林辽源人，硕士研究生，从事微生物分子生物学研究。E-mail：yangyangopq@sina.com。
通信作者：金东淳，副教授。Tel：（0433）2435559；E-mail：jdc1200@ybu.edu.cn。微生物与植物的生长存在着密切的联系，其群落的变化直接影响植物病害发生与否，所以对微生物进行深入研究尤为必要[1]。由于自然界中绝大多数微生物不可以进行纯培养，传统纯培养法就存在着局限性，造成大量微生物信息丢失[2]。而基于变性梯度凝胶电泳（denaturing gradient gel electrophoresis，DGGE）技术利用序列不同的DNA片段在聚丙烯酰胺凝胶中解链温度不同的原理，通过梯度变性胶将不同微生物的DNA分开，具有直观、快速和不依赖于细菌培养的优点，已广泛应用于微生物群落的多样性分析[3-7]。人参（Panax ginseng C. A. Meyer）为五加科人参属多年生宿根双子叶植物，被人们称为“百草之王”，是闻名遐迩的“东北三宝”之一，是驰名中外、老幼皆知的名贵药材[8]。由于人参属于忌连作作物，存在着连作障碍，栽过一茬人参的土壤继续种植人参后，人参产量急剧下降，一般要等到20～30年后才能继续种植人参。采用伐林栽参，违背了可持续发展的原则，因此，为克服连作障碍，对人参根际土壤微生物的研究备受关注。本研究采用PCR-DGGE方法，旨在建立人参根际土壤微生物16S、18S rDNA文库，探究人参根际土壤微生物的多样性，构建根际微生物种类信息，从微生物角度阐明人参连作障碍机理。
1材料与方法
1.1材料
土壤样品（1号、2号为三年生有参地，3号为三年生无参地，4号、5号为五年生有参地，6号为五年生无参地）于2013年9月1日在吉林省延边朝鲜族自治州安图县新合乡青沟子村人参种植基地采集，共6个样品，放入无菌袋中置-80 ℃冰箱中保存。
1.2主要仪器
WD-9402A基因扩增仪（北京市六一仪器厂）；DGGE-1B型变性梯度凝胶电泳系统（南京新校园生物技术研究所）；凝胶成像系统（美国BIO-RAD公司）。
1.3主要试剂
土壤微生物DNA提取试剂盒（the Power Soil DNA extraction kit，美国加利福尼亚州Mobio公司）；引物（生工生物工程上海有限公司）；TaKaRa Taq（Code No.R001B，宝生物工程大连有限公司）。
1.4方法
1.4.1土壤微生物总DNA提取取土样去除杂质，充分研磨后称取0.25 g，用the Power Soil DNA extraction kit试剂盒，按照说明书的步骤进行DNA提取后，用1%琼脂糖凝胶电泳进行检测，与DNA Maker作对照，将各样品DNA浓度调到 20 ng/μL 左右，于-20 ℃冰箱中保存备用。
1.4.2PCR反应体系优化在25 μL PCR反应体系中，固定2.5 μL 10×Buffer和0.4 μL Taq（5 U/μL）的加入量，按照单因素试验方法检测其他因素对PCR的影响。各变量设计5个梯度（表1）。引物314F-GC/518R，扩增程序：94 ℃预变性3 min；94 ℃变性30 s，55 ℃退火30 s，72 ℃延伸30 s，共30个循环；72 ℃最后延伸6 min[9]。
表1PCR反应体系优化设计
编号DNA
（ng）dNTPs
（mmol/L）Mg2+
（mmol/L）引物
（μmol）17.50.050.51.2222.50.201.52.4337.50.352.53.6452.50.503.54.8567.50.654.56.0
1.4.3PCR-DGGE反应体系优化扩增细菌16S V3区的引物和程序与“1.4.2”节相同，经一次PCR 50 μL反应体系。DGGE用8%（m/V）的凝胶单体，变性剂范围40%～60%，反应条件为：温度60 ℃，A阶段电压60 V，1 h；B阶段电压 100 V，15 h。扩增真菌分别用特异性引物FF390/FR1-GC；ITS1/ITS4、ITS1-GC/ITS2；NS1/EF3、NS1/FR1-GC。（1）引物FF390/FR1-GC，经一次PCR 50 μL反应体系，扩增程序：95 ℃预变性8 min；95 ℃变性30 s，50 ℃退火45s，72 ℃延伸 2 min，共35个循环；最后72 ℃延伸10 min。（2）引物ITS1/ITS4、ITS1-GC/ITS2用嵌套式PCR（巢式PCR），第一次PCR 25 μL反应体系，扩增程序：95 ℃预变性5 min；95 ℃变性 30 s，55 ℃退火30 s，72 ℃延伸1 min，共30个循环；最后 72 ℃ 延伸10 min；第二次PCR 50 μL反应体系，扩增程序不变。（3）引物NS1/EF3、NS1/FR1-GC用嵌套式PCR，第一次PCR 25 μL反应体系，扩增程序：94 ℃预变性8 min；94 ℃ 变性30 s，47 ℃退火45 s，72 ℃延伸3 min，共35个循环；最后72 ℃延伸 10 min；第二次PCR 50 μL反应体系，变化退火温度48 ℃ 45 s。首先，真菌3套引物DGGE均用b條件：12%凝胶单体、60%变性剂，6%凝胶单体、40%变性剂，反应条件为：温度60 ℃，A阶段电压60 V、1 h，B阶段电压 120 V、26 h。电泳完毕，将胶板于含有EB的缓冲液中染色30 min，将染色后的凝胶置凝胶成像仪中拍摄并分析。另外，真菌ITS区引物DGGE用a条件：8%（m/V）的凝胶单体，变性剂范围40%～60%，反应条件为：温度60 ℃，A阶段电压60 V、1 h，B阶段电压120 V、26 h。
nlc202309020533
2结果与分析
2.1土壤微生物总DNA提取效果检测
土壤微生物总DNA的提取效果直接影响后续试验，本试验用the Power Soil DNA extraction kit试剂盒，琼脂糖凝胶检测结果如图1，条带清晰。
2.2PCR反应体系优化
影响PCR扩增效果的因素有多种，但DNA、dNTPs、Mg2+、引物的浓度在PCR反应体系中的影响尤为重大。为
此，本试验中采用单因素试验对其适宜的浓度进行了优化。（1）DNA浓度太低会降低分子碰撞的概率，扩增产物不稳定；浓度太高会增加非专一扩增产物或出现弥散性条带[10]。（2）dNTPs是PCR反应的原料，浓度太低会过早消耗，无法继续合成DNA，浓度太高会导致非特异性扩增[11]。（3）Mg2+的主要作用是提高Taq酶的活性，适量的浓度会提高PCR的扩增效率，浓度过低会降低Taq酶的活性，扩增产物少甚至扩不出来，浓度太高会形成金属螯合物，不利于PCR的进行[12]。（4）引物浓度太低扩增产物太少，太高会导致非特异性扩增或引物之间形成二聚体[13-14]。
2.3PCR-DGGE反应体系优化
要获得区分不同样品的最大分辨率的DGGE图谱，合理的凝胶梯度、变性剂梯度及电泳时间十分重要。利用合理的
3讨论与结论
PCR-DGGE反应涉及诸多因素，每个因素的反应参数对整个体系的稳定性和重复性都有影响，确定合适的反应参数是确保土壤微生物分析准确的前提。本试验采用单因素变化设计，对各主要影响因素（模板DNA浓度、dNTPs浓度、Mg2+浓度、引物浓度）进行优化，得到人参根际土壤微生物PCR-DGGE反应体系优化结果：25反应体系中DNA浓度52.5 ng、dNTPs浓度0.20 mmol/L、Mg2+浓度1.50 mmol/L、引物浓度4.8 μmol搭配效果最佳。
本试验中细菌DGGE图谱可以看出每个样品均可分离出较多的条带，其中不同的条带代表不同细菌的基因片段，说明每个样品都存在着丰富的细菌种类，并且每个样品的分离条带差异不明显。真菌DGGE图谱可以看出根际真菌与非根际真菌种类存在明显差异，并且真菌种类随着种植年限的增加而变少。人参的种植年限越高，其根际优势种群越少，病害越易发生，所以，真菌群落的动态变化与病害的发生存在着直接的关系。
DGGE指纹图谱能够直观地反映根际微生物的变化，它是一种能够提供微生物群落结构变化的研究方法，为了进一步分析其多样性，还需要对DGGE条带进行切胶回收、克隆测序，后续试验正在进行当中。另外，利用基因组学、蛋白质组学等方法，对木霉菌、病原菌、人参三方的互作关系进行进一步研究，了解群落中占优势种群、病原菌种群的变化趋势，研制木霉菌新的生物制剂，会对人参病害的发生起到一定的预防作用，以期为克服人参连作障碍取得突破性进展。
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微生物多样性 篇3
1 我国发酵食品微生物多样性的基本概况
1.1 食品发酵中微生物的作用
在食品发酵中微生物是必不可少的一项, 微生物主要通过自己的各种活动或分泌物对食物进行发酵, 这对食品的正常发酵有着重要的影响意义。食品发酵中的各种生物酶主要来源于微生物。微生物会将食物作为自己的生活环境, 并在自身的成长与分裂的过程对食品进行发酵。在发酵食品的制作过程中, 需要注意很多的问题。首先要注意微生物种类。我们都知道, 酿酒主要使用的微生物是酵母菌。运用酵母菌可以使粮食或其他酿酒材料发酵, 从而产生酒精。我国的酿酒技术源远流长, 对酵母菌的使用也有着很好的技术。其次要注意各种微生物的配比。
很多发酵的食品其实都不是由一种微生物进行发酵的, 往往由多种同时进行。最后还要注意微生物的生活环境。微生物对食品的发酵作用一般都是来源于微生物体内的蛋白质和多肽。良好的环境能提高蛋白质和多肽的工作效率。
1.2 我国发酵食品行业的基本现状
目前我国食品发酵发展展的并不是很成功, 一些正常的基本工程中存在者较为严重的问题, 这些问题的存在使得我国食品发酵在未来的发展中没有较为优势的发展地位。现阶段食品发酵技术中存在质量不稳定、产品安全性差生产周期长、难以实现工业化生产等问题。食品发酵是在制作风味食品中的一项重要工作, 但是目前有很多制作发酵食品的企业都没有的解决很多在发酵食品制作中出现的问题。只有增加更多的资金投入, 培养更多的人才加入这个行业, 才能解决这些问题, 是我国的食品发酵得到长足的发展。
1.3 加强对发酵食品微生物多样性研究的必要性
微生物是食品发酵中的灵魂, 对微生物的研究的发展关系到国家未来发酵食品的发展, 所以应该对发酵食品微生物多样性的研究加强重视。在发酵食品的正常制作工作其实就是为微生物提供良好的生活环境, 让其好好成长的过程, 这些工作的正常有序进行是保证发酵食品制作成功的前提, 加强开展对微生物多样性的研究就是制作优质发酵食品的保证, 所以发酵食品微生物多样性是十分重要重要的。加强对发酵食品微生物多样性的研究是现阶段发酵食品发展过程中必要的环节, 只有将食品发酵技术进行必要的完善, 避免在食品制作过程中的一些风险才可以使食品发酵有良好的发展势头。微生物多样性的研究对食品发酵的正常进行有着重要的影响意义, 在食品发酵中需要对微生物进行正确的培养, 这样才能够提高微生物的工作效率, 提高发酵食品的产量, 使食品发酵能够进行的更为快速安全, 进而我国食品发酵技术也能够有所突破。
2 对食品发酵微生物多样性的研究方法
2.1 传统的培养方法
传统的微生物培养方法叫微生物分离培养法, 现在这个方法在实验室等地方仍然很常用。微生物培养法是先根据要培养的目标微生物选择适合次微生物成长的培养基。在培养一段时间之后, 通过对菌群特征的观察, 进而推测微生物的生长情况。这种方法的优点是操作简单, 能快速的得到研究所需的微生物群, 但这个方法也有缺点, 一方面, 由于培养基无可避免的会接触到空气, 空气中的细菌会进入培养基与目标微生物一起生长, 造成实验结果的不确定性。另一方面, 我们做实验的目的是为了对实验室外实际环境中的微生物进行研究, 然而人们不可能用培养基完全的模拟自然环境, 不能模拟微生物生产的真实环境, 这也就造成了实验结果的不确定性。因此, 在食品发酵工程中, 这种方法逐渐被人们放弃。
2.2 利用化学的非培养方法
化学的非培养方法就是指非培养的生理生化方法。这种方法的实现主要有两种, 一种是脂肪酸甲酯与磷脂脂肪酸分析法, 另一种是由美国Biolog公司开发出Biolog法。脂肪酸甲酯与磷脂脂肪酸分析法基于微生物的组成中存在的磷酸。磷酸是微生物细胞膜的重要组成成分, 具有特异性, 而且分离细胞膜的方法已经十分成熟。因此人们可以用放射性元素对微生物的细胞膜进行标记, 然后分析提取出含有标记物的磷酸, 进而就可以知道此种微生物的在取样环境中的分布与含量。Biolog法的原理是在微平板上的反应孔中有不同碳源和四唑盐染料, 微生物在利用碳源的过程中产生自由电子, 与染料发生还原显色反应, 颜色的深浅可反映微生物对碳源利用能力的差异, 以此鉴定纯种微生物或比较分析不同的微生物群落。随着科学技术的提高, 各种各样的微生物也越来越精确, 越来越成熟。
2.3 利用生物学的培养方法
在对于微生物群的研究中, 生物学方法占据了很大一部分。在其中可以分为两大类, 一类是建立在聚合酶链反应基础上的, 另一类则依据与分子杂交技术。
建立在聚合酶链反应 (PCR) 基础上的技术有16S r DNA文库的构建和组成分析技术, 扩增性rDNA限制性酶切片段分析 (ARDRA) 技术, DNA扩增片段电泳检测 (DGGE/TGGE) 技术和扩增片段长度多态性 (AFLP) 技术等。依据于分子杂交技术的主要是分子标记法。这种方法基于碱基互补配对原则, 在培养中具有很高的准确性。这也是近年来在微生物多样性研究中常用的培养方法。
3 结论
我国食品发酵行业是国家食品生产中的一个重要部分, 所以国家加强了对发酵食品微生物多样性研究的重视。只要对发酵中微生物工作原理进行认真的分析, 就能够找出相应的发酵方式, 使我国食品发酵技术能够在未来的发展中有着更好的前景, 进一步的带动国家整体的实力提高。
参考文献
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微生物多样性 篇4
繁茂膜海绵细胞内微生物多样性的研究
采用海绵组织离散、细胞分离的方法,对繁茂膜海绵细胞进行纯化、胞内微生物DNA提取,构建了繁茂膜海绵细胞内微生物的`16S rDNA克隆,对其遗传多样性进行了分析,发现海绵细胞内微生物16S rDNA序列主要归类于紫硫细菌门(Proteobacteria)中的α-亚门、γ-亚门和浮霉菌门(Planctomycetes)等类群.与研磨直接提取海绵组织DNA所得海绵组织中总微生物多样性相比,海绵细胞内存在丰富的浮霉菌(23%),说明浮霉菌主要存在于海绵细胞胞内.
作 者：靳艳 郭鹏飞 孙黎明 虞星炬 张卫 JIN Yan GUO Peng-fei SUN Li-ming YU Xing-ju ZHANG Wei 作者单位：中国科学院大连化学物理研究所,海洋生物产品工程组,大连,116023 刊 名：微生物学报 ISTIC PKU英文刊名：ACTA MICROBIOLOGICA SINICA 年，卷(期)：2006 46(6) 分类号：Q93 关键词：繁茂膜海绵 16S rDNA序列 胞内微生物 多样性水和生物多样性 篇5
所谓的生物多样性，是指地球上生物圈中所有的生物，即动物、植物、微生物以及它们所拥有的基因和生存环境。它包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。多样的生物不仅能直接为人类提供各类资源，还可以为人类提供各种特殊基因，使得培育动植物新品种成为可能。
生物多样性和用水保障相辅相成
联合国秘书长潘基文在今年的国际生物多样性日致辞中指出，在人们生活的世界里，用水越来越没有保障，往往供不应求，而且水质常常达不到最低标准。从目前趋势看，未来对水的需求也无法得到满足。
人们曾关注的是水资源利用和生物多样性之间的利弊权衡，而如今开始认识到生物多样性和用水保障之间是相辅相成的。生物多样性及其所提供的多重生态服务对于实现保障世界用水至关重要。生态系统影响到地方、区域和全球用水的供应和质量问题。
森林有助于治理水土流失和保护水的质量和供应；湿地可以减少洪涝风险；土壤生物多样性有助于维持作物的供水；在城市规划中，纳入基于自然的解决办法可以帮助我们在城市化快速发展导致用水尤为紧张的情况下，为城市用水打造更美好的未来。
据介绍，通过土壤和植被循环的水占全球每年可再生淡水的62%。森林和山地生态系统储存了最为充沛的淡水，它们为至少40亿人（占全球人口的2/3）提供可再生水。在一些流域，山地生态系统能贡献超过60%的年均河流流量，森林伐木通常会增加侵蚀速率，减弱河流下游对自然灾害的恢复力。
湿地是地球上最多产的自然环境之一，它们是生物多样性的摇篮。湿地扮演了海绵的角色，下大雨和发洪水时能吸收过量的水，干旱时能缓慢释放出水。因此，湿地的减少增加了暴发洪水的风险。
生态基础设施对于增强自然灾害的恢复力发挥了关键作用，生态基础设施退化通常是自然灾害的首要原因。与水有关的风险占所有自然风险的90%，其频率和强度都在增加。据了解，仅2010年，就有超过29万人在373场自然灾害中丧生，约2.08亿人受影响，造成近1100亿美元的经济损失。
人类离不开生物多样性而生存
生物多样性，就是让地球上与人类为邻的各种生命构成一个多样化的生态综合体。但对于很多人来说，它也许并不像干净的空气或清洁水那样容易理解，—只微不足道的昆虫可能会对我们产生什么影响呢？事实上，每一个物种都是整体生物圈不可或缺的一环和其他物种赖以生存的基础，维护生物群落的多样性不仅有利于生态圈的稳定，同时对人类社会的可持续发展有着不可估量的作用。
它给人类提供了赖以生存的生态系统服务功能，即水源、空气、食物和药物等；良好的生物多样性能够提供适宜的气候、防治水土流失及减少自然灾害，还具有娱乐、休闲和文化等服务功能。
同时，多样的生物还可以为人类提供各种特殊基因，使得培育动植物新品种成为可能。但在过去的半个多世纪，人类活动对生物多样性造成了前所未有的破坏。地球上的生物种类正在以相当于正常水平1000倍的速度消失。
据科学家称，从2007年开始，每年冬季大约有30%的蜂群开始衰落并变得混乱无序。有人认为，蜜蜂灭绝将触发一个灭绝的多米诺骨牌效应。与此同时，超过世界1/3的两栖动物物种面临灭绝的威胁，美国哈佛大学进化生物学家及环保人士威尔逊教授估计，地球上每年约灭绝2.7万种物种。
生态环境破坏，物种濒临灭绝
作为一种地质营力的“人类活动”已成为主导今后环境快速变化的因素，超过了地球历史上任何一个物种的影响力。人类活动深刻地影响了地球自然环境的变化，尤其是破坏了地球碳的良性循环，导致了地球的温室效应。这样的变化不仅使得地球生物的生存正在变得越来越困难，严重影响了生物多样性的发展，也直接影响到人类本身的生存与发展。
蓝色的海洋覆盖着地球表面近3/4的面积，生活在海洋中的浮游植物提供了地球上一半以上的氧气。然而，由于过度捕捞、污染等原因，海洋的生物多样性却面临流失严重的问题。世界鱼类受到过度商业开发的情况颇为严重，很多鱼种被捕捞得所剩无几。
据统计，全球约36.3%的物种濒临灭绝，中国一半以上哺乳动物数量锐减。目前，世界上的生物物种正在以每小时一种的速度消失。联合国环境规划署驻华代表张世刚指出，人类活动是当前生物多样性大规模丧失的主要原因。“我们看到，人类从自然栖息地和生物多样性中获得了更多的净收益，但这通常伴随着其他服务功能的减少，对损害生态系统的功能没有修复和必要的投入。因而导致了气候、大气、水、土壤等各种环境问题以及自然灾害的频发。”
近年来，我国生物多样性受到的威胁不断加剧，野生高等植物濒危比例达15%至20%，233种脊椎动物面临灭绝的威胁，一些珍贵和特有农作物品种流失国外。
城市建设和工农业的发展，使我们的生态系统不断遭受破坏而退化。在我国中东部大面积自然保护地覆盖率极低（小于5%）的地方，正是我国雾霾和癌症发生率高的地方。这表明这些地方的生态安全底线已经被突破，严重影响到人们的生存。同时，在现已建立的自然保护地上，由于人类的过度开发利用，这些保护地也未能充分发挥应有的生态系统服务功能。湿地缺水，森林中没有动物。保护地内，放牧、采药、采松子、偷猎、捕捞、养殖等资源过度利用现象猖獗，栖息地被网状的交通道路分割，油田、矿产、水电、化工厂、旅游开发大行其道。守住我国的生态安全底线已经刻不容缓。
拥抱自然，呵护生物多样性
值得庆幸的是，生物多样性的保护已经引起全球的关注。而中国作为世界上生物多样性最为丰富的12个国家之一，同时也是生物多样性受到严重威胁的国家之一，在生物多样性保护行动上责无旁贷。
中国生物多样性保护国家委员会秘书长、环境保护部副部长李干杰指出，水是生命之源，水与生物多样性息息相关。但是过度的资源开发和严重的环境污染正使生物多样性和水资源与水环境面临很大的威胁。从全球来看，生物多样性下降的总体趋势尚未从根本上得到改变，保护形势不容乐观。
中国政府高度重视生物多样性保护，成立了专门的组织机构，并相继出台了相关保护规划和制订了详细的实施方案。截至2012年底，中国共建立自然保护区2669个，占陆地国土面积的14.9%，超过了12%的世界平均水平。其中，国家级自然保护区363个，以自然保护区为主体的生物多样性就地保护网络基本形成。
微生物多样性 篇6
1 活性污泥中主要微生物菌群及其特性
作为活性污泥法的核心部分, 其主要成分为微生物群体以及吸附的污水中的有机和无机物质, 是具有一定的活性和良好的净水功能的褐色絮状污泥。里面的微生物主要有细菌、真菌、原生动物和后生动物等。其中起主要净水作用的是细菌。经研究, 里面细菌的优势菌群有假单胞菌属、螺菌属、丛毛单胞菌属、产碱杆菌属、短杆菌属、不动杆菌属、黄杆菌属和动胶杆菌属等。
2 微生物群落多样性及其研究方法
在活性污泥水处理工艺中, 深入了解活性污泥微生物多样性, 有助于提高污水处理系统的整体效果, 降低处理成本。利用先进的检测手段, 对活性污泥微生物多样性进行研究, 已经成为当今研究的热点问题。本文将对几种成熟先进的微生物检测技术进行介绍。
2.1 Biolog方法
1989年, 美国BIOLOG公司成功开发了Biolog法, 它是一种新型微生物鉴定方法。它的原理如下:在利用碳源过程中, 微生物会产生自由电子。这些自由电子与四唑盐染料发生还原反应产生颜色。颜色越深, 表明微生物对碳源的利用程度就越高。微生物的种类和固有性质不同, 那么它们对不同碳源的利用能力就不一样。该技术摆脱传统微生物鉴定方法的局限性, 能定性定量分析微生物群落结构差异。
2.2 流式细胞术 (FCM)
流式细胞术是运用流式细胞仪, 使细胞或微粒在液流中流动, 逐个通过一束入射光束, 并用高灵敏度检测器记录下散射光及各种荧光信号, 对液流中的细胞或其他微粒进行快速测量。此技术具有方法灵活、测量速度快、采集数据量大、灵敏度高、特异性好、测量参数多等优点。局限性主要是需要制备单细胞悬液、需专业操作人员、标本需前处理以及设备昂贵等。
2.3 荧光原位杂交技术 (FISH)
荧光原位杂交技术最早是由Gall和Pardue提出来的, 自提出后, 又先后经历了放射性标记探针和荧光标记探针两个阶段。该技术将细胞原位杂交技术和荧光技术有机结合, 检测灵敏度高、安全便捷, 而且能快速获得结果。一般的核酸抽提和PCR扩增会产生一定程度的偏差, 而FISH却恰好可以避免此偏差, 并且能同时检测几种微生物。
2.4 生物标记物法 (Biomaker)
微生物的细胞均有其特有的脂肪酸、呼吸醌等环境样品信号, 而生物标记物法 (biomarker) 即是利用此特点, 能够在分类学上通过这类环境样品信号来表征微生物种类, 从而区分、鉴定细菌的属、种甚至是株。生物标记法可以避免如形态观察等传统的监测方法带来的人为误差, 它能够定性定量分析样品中的微生物群落差异。典型的生物标记物法包括脂肪酸图谱分析技术、醌类图谱分析技术等。
2.5 变性/温度地图凝胶电泳 (DGGE/TGGE)
变性/温度梯度凝胶电泳的原理如下:在电场中, 在变性浓度差异或温度差异的条件下, 微生物的双链DNA片断的裂解是不一样的, PCR产物中长度相同但序列不同的DNA标记片断 (r RNA或r DNA) 将被分离。经过显色反应后, 得出DGGE/TGGE指纹图谱。从理论上讲, 该指纹图谱上的一个条带就代表一个微生物类群, 一般能鉴别到属, 有时候甚至到种。而指纹图谱上的条带数量的多寡以及条带的亮度代表着该种微生物的多寡, 因此, 指纹图谱不仅直观地反映了微生物种群结构的多样性, 还可判断出优势菌或功能菌。笔者的《浅淡PCR-DGGE技术在剩余污泥减量机理研究中的应用》里有详细描述。
2.6 扩增r DNA限制性酶切片段分析法 (ARDRA)
扩增r DNA限制性酶切片段分析法的技术原理是基于PCR技术选择性扩增r DNA片段 (如16S r DNA、23S r DNA、16S-23Sr DNA片段) , 再对扩增的r DNA片段进行RFLP。ARDRA技术一般都需要同其它的分子技术如DGGE、T-RFLP等相结合使用。
2.7 T-RFLP
末端限制性片段多态性T-RFLP法是由RFLP发展而来的, 又称为16S r RNA基因的末端限制性片段, 是继DGGE/TGGE、SSCP、FISH技术、克隆文库之后发展起来的, 具有如下几个明显优势:1) 结果可重复显现, 因而利用该技术对样品中微生物的群落结构进行定性定量分析的结果也是可靠的;2) 结果数据化, 数据具体化, 从而更加科学和准确;3) 跟其他分析方法相比, 更容易实现自动化监测, 操作简捷, 灵敏高效;4) 样品的基因序列可构建数据库, 可以推断系统发育的程度, 更具有直接参考意义。综上所述, 由于拥有这些无法比拟的优势, T-RFLP技术用来进行活性污泥中微生物群落多样性的研究也是可行的。
3 展望
活性污泥中的微生物菌群随着现代研究技术的发展逐渐被人们所认知。目前来说, 单一的研究方法已经基本趋于成熟, 但是每一种方法都有其局限性, 一些实验误差是不可避免的。而综合运用多种层次上的技术可以从一定程度上解决单一方法所带来的局限性, 使实验结果更加准确真实、有说服力。
摘要：活性污泥法是至今为止应用最为广泛的水处理方法, 其主体是活性污泥。处理出水的效果好坏直接跟活性污泥有莫大的关系。因此, 活性污泥中微生物群落的多样性成为当今研究的热点。本文针对活性污泥中微生物群落的组成及特点, 探讨了目前比较成熟而先进的微生物的研究技术。
关键词：活性污泥,先进,研究技术,生物,群落多样性
参考文献
[1]朱海霞, 等.活性污泥微生物菌群研究方法进展[J].生态学报, 2007, 27 (01) :314-322.
[2]梁威, 吴苏青, 吴振斌.分子技术在湿地微生物群落解析中的应用[J].生态环境报, 2010, 19 (04) :974-978.
生物教学应注重生物多样性教育 篇7
生物多样性(biodiversity或biological diversity)是指地球上所有的生物，以及其生存环境构成的自然综合体，包括遗传多样性 (genetic diversity) 、物种多样性 (species diversity) 和生态系统多样性 (ecosystemic diversity) 。广义的遗传多样性是指地球上生物所携带的各种遗传信息的总和。狭义的遗传多样性主要是指生物种内基因的变化，包括种内显著不同的种群之间，以及同一种群内的遗传变异。遗传多样性主要包括形态多样性、染色体多样性、蛋白质多样性和DNA多样性。物种多样性是指地球上动物、植物、微生物等生物种类的丰富程度。物种多样性既是生态系统多样性的基础，又直接显示基因多样化。生态系统多样性是指生物圈内栖息地、生物群落和生态学过程的多样化，以及生态系统内栖息地差异和生态过程变化的多样性，这种多样性是生命支持系统最重要的组成部分。
二、中学生物教学中生物多样性教育的必要性
1. 加强生物多样性教育是人类社会可持续发展的要求。
生物多样性为人类提供了丰富的资源。人类的食物如粮食、水果、蔬菜、鱼、肉、蛋、禽等全部来源于生物;人们穿着的棉织品、丝织品、毛纺织品及皮革制品也直接来源于生物;生物还提供了绝大部分的中药材，以及橡胶、紫胶、白蜡、木材、油脂等工业原料。人类的生活环境也依赖于生物，如水土保持、气候调节等。生物多样性还为人类的仿生学研究提供了大量有意义的启迪，使雷达、飞机、照相机、风暴报警仪、红外线跟踪仪、电脑等一系列的高科技产品的制造和生产成为现实。[1]据记载，自公元1600年以来，共有724个物种消亡。物种灭绝速度高于自然灭绝速度的3千—4万倍，到20世纪末全球有5—6万种生物受灭绝威胁，1/5的植物受威胁。[2]因此，可以说当今全球人口、粮食、能源、生态环境恶化等全球重大问题与生物多样性的锐减有关。当前生物多样性的锐减使人类基本需要的选择余地大大缩小，动摇了人类社会可持续发展的基础，成为人类生存和发展的严重障碍。因此，人类社会要可持续发展，首要的是要保护和恢复人类生存和发展的物质基础———地球上的生物多样性。
2. 加强生物多样性教育是落实中学生物教学目标的客观要求。
《中国21世纪议程》提出了在“中小学的课本中增加生物多样性保护的内容”。《中国生物多样性保护行动计划》更详细地指出：“学校对生物多样性的教学不足”，“现在在各级学校的课程中，生物多样性保护还不是很重要的一部分。需要增加生物多样性方面的课程，编写教材，制作教具并对教师进行专业培训”，“所有中学和小学要在自然常识和生物学教材中增加关于生物多样性保护基本知识的内容，对中小学生进行启蒙教育，利用保护区、点和其它有关生物多样性保护的现场进行实地教育”。而我国现今绝大多数学校没有开设保护生物学课程，但新《生物课程标准》已经明确把生物多样性教育作为生物学教学的主题，课程中也涵盖了大量有关保护生物多样性的内容。如生物课本初一 (下) 增加了“鸟类的多样性”、“哺乳动物的多样性”两节;初二增加了“生物与环境”一章;高中生物课本也设有“生物与环境”一章等。因此在中学生物教学中渗透生物多样性教育是落实生物多样性教学目标的客观要求。
三、中学生物教学中实施生物多样性教育的途径
1. 挖掘教材内容，寓生物多样性教育于课堂教学之中。
初高中生物教材包含了大量有关生物多样性的内容。有的比较集中，有的比较分散;有的显现，有的隐含。教师应深入研究、挖掘教学内容的内涵，尽可能从生物多样性所包含的三个方面渗透。
教师可结合初中教材中生物分类知识的教学，展示物种多样性，并强调生物资源虽是可更新资源，但过度开发利用，超过生物负载能力，物种数量会下降甚至崩溃。例如由于过度采伐，我国濒临灭绝的高等植物已达4000-5000种。药用植物中，天麻、人参、黄芪、茜草、沙仁也由于大量挖掘而减少。在讲授初中生物教材第八、九章，高中生物学教材第六、七、八章生物的类群和生物的进化时，我们可以适当穿插物种多样性的介绍，并强调生物的进化是不可逆的，已经灭绝的物种如恐龙等不可能在地球上重现。教师可结合高中教材生态系统一节，介绍生态系统的多样性。初中教材第十章，高中教材第七、八章，当讲到生物与环境、环境保护、保护珍稀生物等章节时，我们可以将生态环境的保护、自然保护区的建立与生态系统多样性联系起来，将濒危珍稀野生动植物保护与种质资源保存和物种多样性保护联系起来。在中学生物教材中谈到的食物链也是物种间相互依存、相互制约的生态系统典型实例：在植物→植食性昆虫→捕食性昆虫→食虫鸟类食物链中，各级营养关系都保持着一定的数量，维持着自然的生态平衡。如果人为地打破了这种平衡，就可能产生严重后果。此外，引导学生正确认识所谓的“害虫害兽”，也是使学生充分认识每一物种存在价值和生态系统稳定的关键。告诉学生进行害虫的综合防治时，保留一定的害虫数量，就可以维持一定数量的捕食性昆虫和鸟类，将害虫控制在较小的数量水平上，危害较小或不造成危害，农作物抗灾害能力才能较强。相反，如果过分地强调消灭害虫，大量喷施农药，虽然能暂时消灭大量害虫，但同时也大量杀死了害虫天敌。部分幸存的害虫，由于具有极强的繁殖能力和产生了抗药性，短时间内就会迅速蔓延，而害虫天敌则在短时间内不能恢复到相应的水平，因而使害虫成为灾害。所以，保护生物多样性，不仅要保护那些对人类有益的、珍稀濒危动植物物种，而且要保护害虫天敌，使自然界的生物物种多样化，维持稳定合理的生物物种的多样性，维持生态平衡。因为一个生态系统中，每一种生物都具有一定的地位，且各种生物相互依存，维持相对平衡。生物种类越多，相互关系越复杂，生态系统就越稳定，因此我们应当尽可能地维持生物多样性。教师可结合初中生物学教材第七章、高中生物学教材第五章“生物的变异”一节的教学，介绍遗传多样性。总之，生物教学自始至终都要注意引导学生保护自然的真、善、美，爱动物、植物甚至微生物，使保护生物多样性成为学生的自觉义务和行为。
2. 理论联系实际，寓生物多样性教育于各项活动之中。
在生物教学中渗透生物多样性教育，课堂理论教育固然重要，但更需要学生走出课堂，积极参与各项活动，寓生生物多样性教育于实践中，从而开阔其视野，增强其感性认识、提高其保护生物多样性的认同感。
(1)可积极组织学生开展课外兴趣活动。进行野外调查、参加夏令营、知识竞赛、小实验、收看有关保护生物多样性的影像资料、举办主题板报、墙报展览、主题班队会等各类活动是进行生物多样性教育的很好途径。例如，课余可组织学生调查本地区存在的动植物类群或受威胁的生物物种，指导学生针对调查结果进行认真讨论，并学会撰写调查报告，鼓励学生就如何保护和利用生物多样性、人类活动对生物多样性的影响、物种濒危的形势及有效对策、生物种质资源的保存、生物多样性资源的综合利用等一系列问题进行初步探讨，使学生领悟发展经济绝不能以破坏生物多样性为代价;组织学生参观保护区、植物园、动物园、标本馆，以及有关的学校和科研机构。
(2)教师可结合每年的一些特殊纪念日，如“世界地球日”、“世界环境日”、“国际生物多样性日”、“植树节”、“国际湿地日”、“爱鸟周”、“保护野生动物宣传月”等组织学生举行一些有益的宣传纪念活动。在街头、广场等公共场所设立宣传站或咨询点，或组织文艺演出等丰富多彩的活动来加强对保护生物多样性知识的宣传、教育，使学生真正成为保护生物多样性的积极参与者。
(3)积极营造保护生物多样性教育的校园文化建设。如在学校生物实验室悬挂国家保护动、植物名录，陈列标本或模型。有条件的还可设置生物园，让学生自己动手种植一些作物，饲养一些小动物，从而培养他们热爱生命、保护生物的强烈的责任感和主人翁意识。在生物选修课、研究性课程、讲座中开展生物多样性教育。选修课、研究课和讲座这种形式系统的教育，能使青少年对保护生物多样性教育有更深刻的认识。
总之，通过这些实际活动，学生能深知生物多样性保护的重要性，懂得生态环境与人类生存的密切关系，从而具有保护生物多样性的主人翁意识。
3. 加强学科联系，寓生物多样性教育于融会贯通之中。
虽然在生物教学中渗透生物多样性教育是其他学科无法替代的，但作为人类必备的生态文明素质———保护生物多样性意识———的培养毕竟不是某一学科所能独立承担的，它更需要多门学科融会贯通。因而，我们还必须注重学科的横向联系和渗透，发挥整体性优势，最大限度地提高生物教学的整体效益。在我国的基础教育课程设置中与生物多样性相关的课程除了生物学之外，还包括地理、物理、化学等。我们可以与其他学科教师积极讨论，把生物多样性教育纳入到其它各种学科中。在这些课程中渗透生物多样性保护意识，可以使生物多样性得到更广泛的重视和认识，从而收到更好的教育普及效果。
参考文献
[1]陈仲芳.在生物学教学中应加强保护生物学教育[J].广西教育, 1999, 3:39.
生物多样性解读 篇8
生物多样性是在一定时间和一定的地区内所有生物(动物、植物、微生物)物种及其遗传变异和生态系统的复杂性总称。我们今天所见的生物多样性是数十亿年进化的成果,它形成了一个生命网,我们人类是这个生命网上的组成部分,并完全依赖它。
我们可以从多种多样的植物、动物和微生物的角度去理解这种多样性。到目前为止,已经识别的物种数量大约是175万,其中大部分都是诸如昆虫这样的小生物。科学家们认为地球上实际有1300万种生物 , 而其估算范围是从300万到1亿。生物多样性还包括各物种内存在的遗传差异。染色体和基因等可以构成生命的组织结构决定了每个个体和物种的独特性。然而,生物多样性的另外一个方面就是生态系统的种类,比如沙漠、森林、湿地、山峦、湖泊、河流和农业景观。在每个生态系统中,包括人类在内的生物形成一个生态群落。这个生态群落不仅与其他生态群落互相影响,还会与周围的空气、水和土壤互相影响。
不同种类的野生动物在一起和谐共处
中国是地球上生物多样性最丰富的国家之一。
截至2012年底,我国拥有高等植物约3.48万种,几乎拥有温带的全部木本属;约有脊椎动物7500余种;大熊猫、朱鹮、金丝猴、华南虎、扬子鳄等数百种动物为我国所特有;已查明真菌种类1万多种。我国生物遗传资源丰富,截至2012年底,有栽培作物528类1339个栽培种,经济树种达1000种以上,原产观赏植物种类达7000种,家养动物576个品种。我国拥有森林、灌丛、草甸、草原、荒漠、湿地等地球陆地生态系统。淡水水域生态系统复杂,自然湿地有沼泽湿地、近海与海岸湿地、河滨湿地和湖泊湿地4大类,近海有黄海、东海、南海和黑潮流域4个大海洋生态系,近岸海域分布滨海湿地、红树林、珊瑚礁、河口、海湾、瀉湖、岛屿、上升流、海草床等典型海洋生态系统,以及海底古森林、海蚀与海积地貌等自然景观和自然遗迹。在人工生态系统方面,主要有农田生态系统、人工林生态系统、人工湿地生态系统、人工草地生态系统和城市生态系统等。
微生物多样性 篇9
1 鄱阳湖微生物资源多样性研究进展
在鄱阳湖生态系统中,微生物在物质循环和能量循环中起着重要的作用,同时也是各种新型生物活性物质的潜在来源。但是随着环境的恶化,资源的破坏性开发,自然条件的巨大变化,世界各地湖泊富营养化进程加速,水质日趋恶化,湖泊生物资源包括湖泊微生物资源的开发与多样性研究已成为国内外关注的热点。近年来,随着不依靠培养的分子生物学技术的迅速发展,湖泊微生物多样性逐渐地被人们所认识。众多学者做了单个或多个湖泊的微生物多样性的研究[3],将宏基因组技术应用在湖泊微生物多样性研究中,使湖泊微生物多样性研究取得了较大的成果。有学者从古细菌域、细菌域、真核生物域三个方面阐述了湖泊微生物多样性[4]。湖泊微生物的多样性研究,有助于我们更为深入地掌握湖泊微生物的分布特征及其在湖泊生态系统中的功能与作用,对深入开展湖泊生态环境研究具有重要的意义。
最近有学者采用细菌16SrDNA序列分析的分子生物学技术对鄱阳湖南北主湖区水体细菌多样性进行了系统研究,发现鄱阳湖水体细菌主要由不可培养菌组成,细菌群落明显受季节影响,南湖水体细菌的丰富度和多样性高于北湖。北湖平水期和丰水期水体优势菌分别为β—变形菌和γ—变形菌+拟杆菌;南湖平水期和丰水期水体优势菌分别为β一变形菌纲放线菌和β—变形菌。鄱阳湖水环境细菌群落受到了人类活动的影响[5]。
但针对鄱阳湖生态系统中微生物的多样性还未全面地展开调查,因此有必要开展鄱阳湖生态系统中微生物分布特征多样性的研究。
鄱阳湖是我国最大的淡水湖泊,湖区湿地面积约2700 km2,是我国湿地生态系统中生物资源最丰富的地区,也是我国公布的首批国家重点湿地保护地之一,1992年被列入《世界重要湿地名录》,是具有国际性保护意义的淡水湿地[6]。湿地作为一种重要的自然资源,可调控区域内的水分循环和C、N等元素的生物地球化学循环。湿地土壤是长期以来区域生态环境因素相互作用的结果,它在区域生态系统中起着其他生态系统不可替代的作用,保持着区域生态平衡[7]。湿地土壤中物质含量变化显著影响着湿地生态系统的生产力。在自然环境下,湿地土壤、土壤微生物和植物演变为一个相互依赖的整体,三者之间存在养分的生化平衡过程,任一环节发生变化都将影响其他两个环节[8]。土壤微生物作为生态系统物质循环与转化的重要驱动力,其生物量可表征生境与生物演变的动态平衡[9]。目前国内外针对鄱阳湖湿地的研究主要集中在植被空间分布及多样性调查、水文过程与水质分析以及土壤重金属含量等方面[10],而对典型湿地植被类型的土壤微生物学特性研究较少。有学者研究了鄱阳湖湿地生态系统土壤微生物,探讨了鄱阳湖湿地土壤质量演变特征及深入探讨湿地生态系统结构和功能[11]。鄱阳湖氵于区农业生产以水稻为主,兼有小面积的旱作果园等。查明氵于区土壤在不同利用方式下土壤微生物区系的变化以及三大类群微生物(细菌、放线菌、真菌)在土壤中的分布规律[12]。
2 鄱阳湖药用微生物资源开发策略
正是由于鄱阳湖水区及湿地独特的生境类型,使得湖泊水体和湿地微生物的多样性非常丰富。众多学者对湖泊水体和湿地的研究成果对研究微生物在鄱阳湖生态循环中的作用和开发微生物资源具有导向作用。采用传统分离培养与现代分子生物学相结合的方法,对鄱阳湖微生物及其基因资源进行广泛的分离,并采用抗菌、抗虫、抗肿瘤等现代药理模型进行生物活性筛选,获取具有潜在药用价值的微生物菌种,通过活性追踪分离,得到活性代谢产物,还未见报道。近年研究证明,湖泊环境的微生物中蕴藏着丰富的生物和化学多样性,是创新药物先导化合物的重要源泉。由于鄱阳湖特殊的地理及气候特征,形成了一个独特的自然环境,生存于其中的微生物必然具备相对独特的分子生物学机制和生理生化特性,它们很可能具有一些不相同的代谢途径和次级代谢产物。如果采用传统分离技术结合现代分子生物学的新方法,构建鄱阳湖环境微生物宏基因组文库,探讨微生物的多样性,并可以从鄱阳湖环境微生物中寻找高新活性先导化合物。
3 展望
在各种生态环境中,采用传统分离方法可以分离的微生物只占全部微生物总数的1%,绝大多数微生物处于未能培养状态。近年研究表明,微生物次级代谢产物合成基因往往成簇排列,这就有可能将此基因簇完整地克隆到宿主细胞中进行表达,从而可以对未能培养微生物的代谢产物进行研究。对鄱阳湖微生物的利用不但有资源保障,又不破坏生物资源的自然生态平衡,并有希望通过生物工程手段,发酵培养生产菌,制造获取大量的目标产物。因此,探索研究鄱阳湖环境中微生物多样性及其药用价值,不但能够为鄱阳湖环境治理提供可靠的理论依据,而且能够发现其中结构新颖的活性化合物,为后续开发研制创新药物提供物质基础,对发展应用可持续性湖泊资源和创新药物的研究具有重要意义。
摘要：研究发现,湖泊环境的微生物中蕴藏着丰富的生物和化学多样性,是创新药物先导化合物的重要源泉。鄱阳湖特殊的地理及气候特征,形成了一个独特的自然环境,生存于其中的微生物必然具备相对独特的分子生物学机制和生理生化特性,它们很可能具有一些不相同的代谢途径和次级代谢产物。因此有必要构建鄱阳湖环境微生物宏基因组文库,探讨微生物的多样性,并从鄱阳湖环境微生物中寻找高新活性先导化合物。
关键词：鄱阳湖,微生物,多样性,活性化合物
参考文献
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生物多样性的绿动力 篇10
“由环保部和中科院共同主持的《中国生物多样性与生态系统服务价值评估（TEEB）行动方案》已顺利通过专家论证，该方案规划了近3年的目标，制定了六方面22项行动。这些行动将在2015年开展多个试点，试图梳理绿色GDP核算与TEEB的关系，探索生物多样性保护经济政策前期研究，将TEEB的理论与中国本土实际相结合，评估中国生物多样性和生态系统服务的价值。”1月21至22日，由中国环境保护部（MEP）和联合国环境规划署（UNEP）主办的“生态系统和生物多样性经济学（TEEB）利益相关方国际研讨会”上透露了这样一些重要的信息。
TEEB带来的动力
越南北部湾地区有片保护形态很好的红树林，红树林具有防浪护堤、渔产养殖、保护当地物种栖息地的重要作用。当时越南想在这片红树林旁修建码头，通过TEEB核算，将修建码头需要投入的钱、红树林每年产生的效益进行比较。第一个方面是防浪固滩，如果把红树林砍掉，海浪来袭会产生多大的损失。第二个方面是红树林带来的生态效益，包括为养殖业、捕捞业每年会产生多大效益。最后将码头建成后每年的收益进行比较;同时考虑修建码头投入的资金、每年的维修费用以及码头运营得来的收入最后得到一个总的数值。测算结果发现，如果不破坏红树林产生的效益远远高于码头收益，因此修建码头这个计划最终被取消。
中国环境科学研究院生物多样性研究中心副所长/首席专家李俊生在会上举了这样的例子向大家解释TEEB在改进政府环境决策方面的作用。
据悉，TEEB是由联合国环境规划署推动的一项倡议，其目的是使利益相关方了解生物多样性和生态系统服务的重要性，通过转变发展模式，将生物多样性保护和可持续利用融入社会主流。TEEB以生态系统服务价值和生物多样学的经济学为基础，为政策决策者，私营部门及非政府组织参与生态系统保护提供了动力，并成为推动绿色经济发展和脱贫的工具和指南。截至目前，已有包括中国在内的20多个国家启动了TEEB国家进程。
“计算生态补偿资金，不仅可以让企业交钱交得明白，也让政府收钱收得有依据，”国家海洋局第一海洋研究所研究员陈尚在介绍海洋生态系统服务评估时这样表示。在针对不同生态系统的TEEB实践的分享和讨论中，森林/海洋/湿地等生态系统中的不同生态服务功能与特性，其生物多样性的保护状况分别需要采取不同的评估体系和解决方案。
事实上，TEEB作为一个全新的工具，还将有助于推动生物多样性资源有偿使用办法以及独立于GDP的生态资本核算体系的制定，将生物多样性评估纳入官员政绩考核制度和决策途径。我国目前已充分认识到生态保护的重要性，生物多样性和生态系统的保护情况只有通过价值化而不是简单的定性分析，才能为政绩考核提供依据。“如果可以在官员任职时和离任时分别做一次TEEB评估，看看最后是盈利还是亏损，作为当地环境保护情况的考核参考，才会督促官员在任期间保护该地区的环境和生态系统，”李俊生认为。
TEEB亟需利益相关方参与
欧洲国家在TEEB行动中具有丰富的经验，目前德国正在编撰或已经完成：《自然资产与农村发展》/《城市生态资产与人类健康》/《自然资产与气候保护》/《自然资产总和报告——共赢与矛盾》。德国联邦自然保护局（BFN）的Lennart Kümper-Schlake在讲话中认为，生态系统评估的科学已发展得非常成熟，连接科学和政策的机制有机可循，自然不仅仅指的是自然资本更多的是自然价值，将这个价值纳入决策中，即主流化，目前人们还没有意识到保护区的重要性和价值，因此，如何推动决策者和公众的参与仍然是一大挑战，各国的TEEB行动中亟需发动大家的共同参与。他介绍了一些国家的经验，如密克罗尼西亚联邦针对国家议题的自下而上的方法，从地方层面至国家层面。
中国环境科学研究院生物多样性研究中心张凤春也分享了中国TEEB中利益相关方的参与机制：环保部和中科院发起的，由数家单位和部门共同组成，通过技术和政策的支撑，最后落实到地方和中国政府;资金上有TEEB China资金支撑，有中国政府（MEP）、地方政府、挪威、德国BFN、研究机构、其他资源，并建立顾问专家组（院士）、技术专家组（知名专家）、项目协调组为基础的技术支持协调体系：以生多履约协调组成员、地方政府、国际组织、非政府组织、研究机构、专家（独立专家）、企业、经济和统计专家、国际机构与专家组成的合作伙伴;最终将考虑到县政府需求;具有典型生物多样性和生态系统服务;社会经济具有代表性;有数据基础;具有推广潜力等选择示范点，推动地方的执行以及在全国的示范性。
以TEEB为参考，创新绿色经济
十八届三中全会决定中国将进一步加快生态文明制度建设，用制度保护生态环境，健全自然资源资产产权制度和用途管制制度，实行自然资源有偿使用制度和生态补偿制度。随着TEEB行动的开展，专家们发现，自然不仅仅在绿色经济与生态文明建设中扮演着重要角色，还能够给扶贫救灾、本地产业开发、文化遗产保护等带来新的思路。
兰州大学西部环境与气候变化研究院教授丁文广在项目研究中发现，由于条块分割，贫困、灾害、生态退化间有联系，通过实践研究证明（指标测算）这三者之间有很强的耦合关系。在甘肃省平凉市的3个村，通过养殖业代替种植业，生计和环境都得到了改善，形成了生态环境的良性循环。他认为，需求评估、文化概况、性别敏感性、政府和企业的加入和透明性等是其中的重要经验。他还认为，中国推动TEEB时要重视少数民族传统文化。少数民族有很好的环保文化，信仰、宗教对生物多样性保护有很重要的作用。
谈生物多样性保护 篇11
关键词：生物多样性,生物多样性价值,生物多样性保护
生物多样性是在一定空间范围内多种多样生活的有机体【动物.植物.微生物】有规律结合所构成的稳定的生态综合体。生物多样性的意义主要体现在生物多样性的价值方面。生物多样性的价值首先在于它是可供人类利用的自然资源, 即生物资源。其次它可提供受生物影响的环境资源。生物资源不同于非生物资源, 如果保护得法, 利用得当, 则是可再生的。因此在持续发展中有着重要意义。对于人类来说, 生物多样性具有直接使用价值.间接使用价值和潜在使用价值。
1. 生物多样性的价值
1.1. 生物多样性的直接价值。
人类靠生物多样性为主, 没有生物, 特别是植物, 人类就无法生存。也就是说, 人类生活水平的提高是建立在利用生物多样性的基础上的。
1.1.1. 农业方面。
被人类作为食物使用的五千多种作物基本都是从野生种开始, 经过逐步驯化成为栽培种, 这就是生物的遗传多样性和物种多样性的具体表现。人类食用的蛋白质平均1/3是由动物提供的。象农作物一样, 动物品种也是驯化后成为饲养动物, 这些动物品种多, 遗传多样性也很丰富。人类未来食物结构的改进, 生活水平的提高, 有赖于人们发现新的优良物种, 同时还取决于它们的遗传多样性。杂交水稻之父袁隆平就利用水稻雄性不育这一宝贵的野生生物资源培育出杂交水稻, 在解决世界粮食短缺问题方面引起了全球的关注。可见多样性丰富, 人们才能从中驯化, 培育出高品质的品种。
1.1.2. 工业方面。
生物多样性为工业提供了许多重要生产原料。植物提供的产品非常多, 有橡胶.漆.树脂.木材.纤维等。如芦苇可用来造纸;霍霍巴的种子中提取的油脂可作为高级润滑油的原料。动物为人类提供毛.丝.皮革等。随着科学技术的进一歩发展, 未来有望从动植物中提取更多能源, 为人类造福。
1.1.3. 医药方面。
许多药物都是从动植物中.微生物中提取研究后, 再加工生产。不少动植物还可直接作药。据调查发展中国的百分之八十依赖动植物提供传统药物;西医使用的药物有百分之四十含有最初在野生植物中发现的物质。中医使用的植物药材达一万种以上。在不久前, 科学家在植物中发现了治疗癌症的植物成分。人类许多不治之症的根源, 需要开发和研究新的药品, 而生物多样性是其开发研究的基础。
1.1.4. 科学研究价值和美学价值。
生物体的各种器官及其生理功能, 可以给科学技术上的发明创造从重要启示。生物多样性的美学价值可以陶冶人们的情操, 美化人们的生活, 激发人们的创作灵感。
1.2. 生物多样性的间接价值。
1.2.1. 光合作用。
绿色植物通过光合作用固定能量, 成为整个地球的生命支持系统。
1.2.2. 维持气体平衡。
植物制造氧气, 吸收二氧化碳.动物消耗氧气, 呼出二氧化碳, 维持生态系统的平衡。
1.2.3.
涵养氺源, 防风固沙, 降低噪声。
1.2.4
.吸收分解污染物质, 美化环境。
1.3. 生物多样性的潜在价值。
由于人类认识研究的局限性, 大量野生生物的使用价值目前还不清楚, 但可以肯定, 它们具有巨大的潜在价值。未来通过对生物多样性的进一步研究, 其产生的价值是无法估量的
2. 生物多样性面临的问题
近两个世纪以来。由于人类的活动使生物多样性遭到过度的开发利用, 使其受损, 许多地方的生物资源已陷入枯竭的境地。主要表现在以下几点:
2.1. 生态系统遭到破坏。
人类过度的采伐., 毁林开荒以及森林火灾, 病虫害等导致森林毁坏, 生态系统受损, 对原有的物种带来了毁灭性的打;过度放牧和不合理的开垦使大量植被遭到破坏, 甚至难以恢复;沙漠化, 盐碱化面积的扩大使许多物种绝…以上种种, 使生态系统遭到严重破坏。
2.2. 对生物资源掠夺式的过度开发利用导致物种灭绝。
人类对直接经济的追求导致对生物资源的过度开发使其生物多样性降低, 甚至导致灭绝。如:对野生动.植物的偷猎走私及滥挖使生物多样性受到了巨大威胁。
2.3. 环境污染影响生物多样性。
工业化和城市化发展造成的严重环境污染破坏了生物多样性, 加速了物种的灭绝, 如:水体污染对水生生物的影响, 水体富营养化使水体生物多样性下降。土壤污染使植被退化.森林不再生长, 土壤动物变得稀少甚至绝迹;空气中二氧化硫, 二氧化碳等气体引发的温室效应对生物多样性造成严重损害。
2.4. 遗传物种资源受威胁或消失。
外来物种的入侵对生物多样性造成了很大威胁, 使许多古老的遗传物种受排挤而逐步减少甚至绝迹。
2.5.
物种对环境的适应性或变异性以及灾难性的环境变化也影响生物多样性。
2.6.
生物保护制度的不健全在一定程度上对生物多样性也造成了威胁
3. 生物多样性保护的具体措施
为了人类的生存及持续发展, 我们必须从现在起积极保护和挽救生物多样性, 具体措施见以下几点:
3.1. 加强对保护生物多样性意义的宣传力度。
通过报纸.互联网.公益广告等形式宣传生物多样性的意义及价值, 提高国民对保护生物多样性的意识。因为国民素质的高低直接关系到生态环境及生物多样性的好坏。另外在中小学专门开设环境课程进行环保教育, 尤其要重视相关课外活动。
3.2.
在生态系统水平上采取保护措施, 即建立完善自然保护区和制定《自然保护区立法》。自然保护区是具有保护自然环境和自然资源的双重性质, 并且是一定的空间范围的区域。建立自然保护区是进行自然保护的有效手段, 所以许多国家对自然保护区和国家公园进行了专门立法。如我国的《自然保护纲要》和《中华人民共和国森林法》、日本的《自然公园法》、澳大利亚的《国家公园与野生生物保护法》等, 这些立法在保护生物多样性上取得了很大的成效。
3.3. 加强对自然保护区外其他物种的普查。
虽然全世界已建立了较大面积的保护区, 但保护区只占本国国土面积的很少一部分, 许多珍稀物种生活在保护区外, 另外食物链跨越保护区边界, 非保护区内的国土也在一定程度上影响保护区来的物种, 所以有必要加强对保护区外的其他物种进行普查。
3.4.
大力建设现代化基因库, 特别是加强保存野生种的基因。
3.5. 进行国际合作加强对生物多样性的保护。
为了更好保护我国生物多样性, 应积极开展国际合作, 并制定相关行政法规或法律。