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張偲等 著

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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030373847

商品編碼：10682700635

包裝：精裝

開本：16

齣版時間：2013-05-17

頁數：720

字數：1050

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中國海洋微生物多樣性
	定價	260.00
	齣版社	科學齣版社
	版次	1
	齣版時間	2013年05月
	開本	16
	作者	張偲等
	裝幀	精裝
	頁數	720
	字數	1050
	ISBN編碼	9787030373847

內容介紹
地球上3.6億平方韆米的海洋蘊藏著豐富的生物資源。海洋環境復雜多樣，理化性質獨特；微生物群落結構新穎多樣，包含瞭細菌域、古菌域、真核生物域和病毒等多個類群，估計物種有2-10億種。新奇獨特的海洋微生物是發現新材料、新功能、新基因、新機製的理想資源。全書共10章，按環境多樣性、生態多樣性、物種多樣性、遺傳多樣性、化學多樣性、生物活性多樣性、生物功能多樣性、生物機製多樣性和多樣性的利用等介紹海洋微生物的多樣性及其利用。

關聯推薦
《中國海洋微生物多樣性》可作為從事生命科學、海洋生物學、物理海洋學、生物海洋學、海洋藥物等科研、教學和開發工作的專業人員的學習指導和參考用書。
目錄
序一
序二
序三
前言
第1章 概論
1.1 海洋微生物多樣性的定義和研究範圍
1.2 海洋微生物多樣性的研究簡史
1.3 海洋微生物多樣性的研究意義和方嚮
結束語
參考文獻
第2章 海洋環境多樣性
2.1 海洋地質環境
2.2 中國近海動力環境特徵
2.3 海洋化學環境
2.4 海洋微生物的生物環境
參考文獻
第3章 海洋微生物基因多樣性
3.1 基因多樣性研究方法
3.2 海洋微生物基因組
3.3 基因多樣性與環境適應性
3.4 基因多樣性與生物技術
參考文獻
第4章 海洋微生物物種多樣性
4.1 海洋微生物物種多樣性概況
4.2 海洋細菌物種多樣性
4.3 海洋古菌物種多樣性
4.4 海洋真菌物種多樣性
4.5 海洋微藻物種多樣性
4.6 我國海洋微生物物種多樣性的研究現狀
參考文獻
第5章 海洋微生物化學及其生物活性多樣性
5.1 海洋細菌化學及其生物活性多樣性
5.2 海洋真菌化學及其生物活性多樣性
5.3 海洋古菌化學及其生物活性多樣性
參考文獻
第6章 海洋微生物天然産物生物閤成機製多樣性
6.1 聚酮類化閤物閤成機製
6.2 聚肽類化閤物閤成機製
6.3 聚酮/聚肽雜閤類化閤物閤成機製
6.4 萜類化閤物閤成機製
6.5 核苷類化閤物閤成機製
6.6 展望
參考文獻
第7章 海洋微生物生態係統多樣性
7.1 河口、海灣微生物群落組成及其生態係統多樣性
7.2 海草床微生物群落組成及其生態係統多樣性
7.3 紅樹林區微生物群落組成及其生態係統多樣性
7.4 珊瑚礁微生物群落組成及生態係統多樣性
7.5 大洋、沉積物和深海微生物生態係統多樣性
參考文獻
第8章 海洋微生物多樣性的利用
8.1 海洋微生物在酶製劑方麵的應用
8.2 海洋微生物在現代食品及其加工領域中的應用
8.3 海洋微生物在精細化工領域的應用
8.4 海洋微生物在農業領域的應用
8.5 參與環境淨化的海洋微生物
8.6 海洋微藻在能源開發與工業廢氣(二氧化碳)治理領域的利用
8.7 海洋微生物多樣性在醫藥保健領域的應用
參考文獻
索引
圖版


在綫試讀
第1章 概論
浩瀚的海洋3.6億km2，蘊藏著豐富的生物資源。過去一般認為海洋動植物約有20萬種，而為期10年的全球“海洋生物普查”項目zui終報告指齣，海洋動植物約有100萬種，其中常見種約25萬種，南海及其鄰近大洋是世界海洋生物多樣性zui豐富的區域（Tittensoretal.，2010）。海洋環境復雜多樣，理化性質獨特紛繁，微生物群落結構奇特多樣，包含瞭細菌域、古菌域、真核生物域和病毒等多個類群，物種有2億-10億種，生物量占海洋生物總生物量的90%。豐富多樣、新奇獨特的海洋微生物是發現新材料、新功能、新基因、新機製的理想資源。海洋微生物的物種、生理、代謝、生態以及遺傳進化等方麵的生物學特性，為創新藥物、新能源、環境修復和溫室氣體減排等研發提供寶貴的材料（張偲等，2010）。掌握海洋微生物的多樣性及其形成、演化本質和調控機理是認知微生物規律、發掘微生物資源、創新微生物技術、促進微生物産業發展的基礎。
1.1 海洋微生物多樣性的定義和研究範圍
1.1.1 定義
1.生物多樣性的定義
生物多樣性（biodiversity或biologicaldiversity）是指地球生態係統中所有生物和環境的豐富性和變異性，是它們包含的基因以及由這些生物與環境相互作用所構成的生態係統的多樣化程度。地球生物圈的生物種類繁多，生物多樣性極其豐富。目前全世界已鑒定瞭約200萬種生物，而未知的物種數量在10億左右，主要是海洋微生物。
生物多樣性是一個內容廣泛的概念，在不同時期不同的學者對其理解有所區彆。例如，1986年，Norse（1986）認為，“生物多樣性在多個層次上得到充分的體現”。而1988年Wilson等認為，“生物多樣性就是生命形式的多樣性（diversityoflife）”（WilsonandPeter，1988；Wilson，1992）。我國學者孫儒泳（2001）認為，“生物多樣性一般是指地球上生命的所有變異”。蔣誌剛等（1997）認為，“生物多樣性是生物及其環境形成的生態復閤體，以及它們的各種生態過程，包括生物和它們所擁有的基因以及它們與其生存環境形成的生態係統”。聯閤國《生物多樣性公約》認為，“生物多樣性是指所有來源的活的生物體中的變異性，這些來源包括陸地、海洋和其他生態係統及其所構成的生態綜閤體，包括物種內、物種之間和生態係統的多樣性”。因此，生物多樣性的認識是一個逐步發展、逐步完善的過程。筆者認為，生物多樣性具有時間和空間維度上的動態特徵，是物種內、物種間及物種與環境的豐富性、變異性及關聯性的綜閤體現。
2.海洋微生物多樣性的定義
微生物（microorganism，microbe）“是一切肉眼看不見或看不清的微小生物的總稱”。廣義的微生物包括瞭原核生物、微型真菌、藍細菌、原生動物、顯微藻類以及病毒等；狹義的微生物概念是指原核微生物和微型真菌（周德慶，1993；2002）。百度百科認為，海洋微生物“marinemicroorganism”是“分布在海洋中的個體微小、形態結構簡單的單細胞或多細胞生物”。海洋微生物其實也可以描述為“棲息在海洋環境中的微生物”。目前對海水等海洋環境因子依賴的微生物，稱為海洋專有微生物，或海洋土著微生物，即真正的海洋微生物。對不需要任何海洋相關因子仍能生長良好的微生物類群，稱為“海洋來源的微生物”較為閤適。
海洋微生物多樣性（marinemicroorganismsdiversity）是指所有海洋微生物種類、種內遺傳變異和它們的生存環境的總稱（薛超波等，2004）。我們認為，海洋微生物多樣性應指海洋環境中各種微生物在基因、物種、生理代謝和生態係統多個水平上多樣性的總稱。
1.1.2 海洋微生物多樣性的研究範圍
海洋微生物多樣性研究範圍包括棲息環境多樣性、物種多樣性、基因（遺傳）多樣性、化學多樣性、機製多樣性和海洋微生物多樣性利用等，以及種內、種間、種群、物種與環境、環境與環境等時空變化的狀態。目前海洋微生物多樣性的研究正處於良好的發展期，陸生微生物多樣性的研究技術和方法近年來逐步應用到海洋環境微生物多樣性的研究領域。
1.遺傳多樣性
廣義的遺傳多樣性（geneticdiversity）是指地球生物圈中生物個體所攜帶的各種遺傳信息的總和或豐度（葛頌和洪德元，1994）。這些遺傳信息儲存在生物個體的核酸中，因此遺傳多樣性也稱為生物的基因多樣性。任何一個生物個體或物種都保存著大量的遺傳基因，因此，生物個體或物種可被認為是一個基因庫（genepool）。一般認為，一個物種所包含的基因越豐富，它對環境的適應能力越強。遺傳多樣性或基因多樣性是生命進化、生物演化和物種分化的物質基礎。狹義的遺傳多樣性主要是指生物種內遺傳物質的豐度，包括種內不同種群以及同一種群內不同個體的遺傳變異或基因變化。遺傳多樣性可以錶現在不同結構層次上，包括分子、細胞、個體等層次。
海洋微生物的遺傳多樣性可以理解為海洋環境中微生物攜帶及其釋放在環境中的遺傳信息的總和，它以分子、細胞、物種等多種形式顯現，是物種間遺傳信息交流與演化的衡量尺度。在海洋微生物的長期演化過程中，遺傳物質的演化是遺傳多樣性的根本動力。遺傳物質的演化主要有兩種類型，即基因位點內部核苷酸的突變以及染色體數目和結構的演化。前者也可稱為基因突變（或點突變），後者可稱為染色體的畸變。此外，基因重組也可以緻使海洋微生物産生遺傳變異（葛頌和洪德元，1994）。
2.物種多樣性
物種（species）是生物分類的基本單元。在生命科學發展曆程中，關於物種的概念一直是分類學傢和係統進化學傢爭論的熱點和焦點。1953年EvnstWalterMayr認為：“物種是能夠（或可能）相互配育的、擁有自然種群的類群，這些類群與其他類群存在著生殖隔離”。我國學者陳世驤（1978）認為：“物種是繁殖單元，由又連續又間斷的居群組成；物種是進化的單元，是生物係統的基本環節，是分類的基本單元”。分類學概念上的物種必須同時具備以下特徵：與其他物種相區彆、相對穩定一緻的形態學特徵；生活並占據一定範圍的生存和繁衍空間；同種不同個體之間可以互相配對和繁殖後代，而不同種的個體之間則存在生殖隔離。
廣義的物種多樣性（speciesdiversity）是指地球生物圈中動物、植物、微生物等生物種類的豐度。物種多樣性包括兩個方麵：其一是指一定區域內的物種豐度，可稱為區域物種多樣性；其二是指生態學方麵的物種分布的均勻程度，可稱為生態物種多樣性或群落物種多樣性（蔣誌剛等，1997）。海洋微生物的物種多樣性可以理解為海洋環境中存在（過）的所有微生物物種豐度的總和。物種多樣性是衡量一定地區生物資源豐富程度的一個客觀指標，也是一個區域環境汙染程度的指示指標。海洋微生物物種多樣性研究範圍包括海洋環境中存在的微生物細胞及遺傳物質所反映齣的物種總數、密度及分布均勻程度、特有種情況等。物種是遺傳物質的zui小生命載體，也是生物研究zui具體的可操縱單元，因此，海洋微生物物種多樣性是其生物多樣性研究的起點，是海洋微生物遺傳多樣性、生態係統多樣性、化學多樣性、代謝多樣性等研究的基礎。
3.生態係統多樣性
生態係統是各種生物與其周圍環境所構成的自然綜閤體。所有的物種都是生態係統的組成部分。在生態係統中，不僅各個物種之間相互依賴、彼此製約，而且生物與其周圍的各種環境因子也相互作用著。從生物的功能結構上看，生態係統主要由生産者、消費者和分解者構成。生態係統的功能是保證生物圈中各種化學元素的循環和生物能量在各組分之間的正常流動。生態係統多樣性（ecosystemdiversity）主要是指生物圈中生態係統組成、功能的多樣性以及各種生態過程的多樣性，包括生境的多樣性、生物群落和生態過程的多樣化等多個方麵。其中，生境的多樣性是生態係統多樣性形成的基礎，生物群落的多樣化可以反映生態係統類型的多樣性。海水真光層生態係統、深海生態係統、冷泉和熱液生態係統、海底重金屬結核生態係統、極海生態係統、河口生態係統、珊瑚礁生態係統等均為海洋典型的生態係統。由於海洋環境多樣性非常復雜，對海洋微生物多樣性影響很大，因此，在本書中我們將做專門論述。
近年來，有些學者還提齣瞭景觀多樣性（landscapediversity），作為生物多樣性的第四個層次。景觀多樣性是指“由不同類型的景觀要素或生態係統構成的景觀在空間結構、功能機製和時間動態方麵的多樣化程度”。遺傳多樣性是“物種多樣性和生態係統多樣性的物質基礎”（施立明等，1993；葛頌和洪德元，1994），或者說遺傳多樣性是生物多樣性的內在形式。物種多樣性是構成生態係統多樣性的基本單元。因此，生態係統多樣性離不開物種多樣性，也離不開遺傳多樣性。
4.化學多樣性
從生命zui原始狀態的開始到終結的整個過程，其自身始終發生著持續的不間斷的化學變化，也可以說生命進化和生物演化本質就是化學演變，是為瞭生存或適應環境而不停地促進化學本質的改變，錶現為結構豐富、功能多樣的代謝産物的新生、發展、纍積和消減等演變過程。
微生物化學多樣性（chemicaldiversity），即微生物代謝産物化學結構多樣性，是指微生物個體或群體生命過程中自然和非自然條件下閤成、産生或分解的次生代謝産物結構類型和數量的豐度，蘊含功能多樣性。廣義上它包含瞭自然和非自然生活狀態下微生物生命活動過程中産生的初級、次級代謝産物及其後修飾化學結構的總和。微生物的化學多樣性是遺傳和代謝多樣性的一個zui終體現形式，也是決定其功能多樣性的一個重要基礎。因此，發現和拓展海洋微生物的化學多樣性研究將為發現海洋微生物功能先導化閤物提供良好的機遇，剋服長期以來對陸生微生物過度開發而導緻新的生物活性先導化閤物發現日趨睏難的障礙。
5.代謝多樣性
代謝是生物體內發生的用於維持生命的一係列有序的化學過程的總稱，是生物繁殖和發育、保持結構、對環境作齣反應的基本保障機製，通常可分為分解代謝和閤成代謝兩類。分解代謝，是對大的分子進行分解以獲得能量；閤成代謝，則是利用能量來閤成細胞中的各個組分。代謝是生物體不斷進行物質和能量的交換過程，物質和能量交換不止，生命必然不息。代謝中的化學過程即為代謝途徑，它是指通過一係列酶的作用將一種化學物質轉化為另一種化學物質。一個生物體的代謝機製決定瞭它對物質的利害取嚮，即哪些物質對於此生物體是有利的，而哪些是有害的。例如，深海熱液口的微生物可利用硫化氫作為營養物質，但這種氣體對於陸生動物來說卻是緻命的。
微生物代謝多樣性（metabolismdiversity）是指微生物生命過程中自然和非自然條件下閤成或分解的化學過程的豐度，廣義上包含瞭微生物生命活動中産生的初級、次級代謝産物的化學過程的類型總和。海洋微生物的遺傳多樣性和化學多樣性是對海洋微生物代謝多樣性的啓示，天然産物生物閤成機製多樣性是海洋微生物代謝多樣性的重要體現。海洋微生物代謝産物獨特、新穎和復雜的化學結構，必然蘊含著新穎的酶學機理和不同於陸生微生物代謝産物的天然生物閤成機製（張偲等，2010）。
6.生境多樣性
生境是指生物的自然棲息地（naturalhabitat），是能為生物提供充足的水分、陽光、營養、隱蔽和繁衍等基本環境條件的地點或地區，包括該區域內的所有生物和非生物環境，是生態係統的重要組成部分。每一種生物都有它的生活棲息地，離開棲息地或棲息地遭到破壞，生物的生存就會受到威脅。浩瀚的海洋，豐富多彩的生境，海洋生物生存環境多樣復雜。
中國海洋麵積較大，鄰近中國大陸的海洋有渤海、黃海、東海和南海，總麵積為473萬km2。黃海、渤海生物區係處在北溫帶海的邊緣，東海屬亞熱帶，南海大部分屬熱帶海域。在中國近海，黑潮流域、河口水域和上升流區也呈現瞭豐富的生境多樣性（habitatdiversity）。
渤海：是中國大陸的內海，麵積約8萬km2，zui大深度70m，平均深度18m。黃海：是一個半封閉的海，麵積38萬km2，平均水深44m，zui深隻有140m，主要為泥質粉砂質沉積環境，沿岸地區的黃海暖流和沿岸流組成黃海環流係統。黃海處於北溫帶，來自寒帶、亞寒帶、熱帶和亞熱帶的生物種群與本地土生種匯在一起構成獨特的生物區係。東海：麵積約為77萬hm2，大部分陸架區平均水深370m，zui深達2719m。
東海沿岸流和颱灣暖流是東海淺水區域的兩支主要海流。南海：地處熱帶、亞熱帶，麵積350萬km2，平均水深1212m，除大陸架區外，有約30%的麵積是深海。南海北部有沿岸流和南海暖流兩大流係。
黑潮是中國海陸架區毗鄰的zui大流係，其熱量和水量對中國陸架區淺海都有重大影響，也是世界上強海流之一。中國沿海有1500多條江河入海。河口及其附近水域，由於大量的淡水和陸源物質的注入，形成瞭獨特的河口類型的海洋生態係統。中國三大河口區——長江口、黃河口和珠江口，生物種類組成復雜，多樣性指數較高。中國渤海中部、黃海冷水團區、山東半島近海、浙江近海、閩南沿海、颱灣西南、廣東沿海、海南東南部都有上升流區。上升流形成瞭特定的生態係統，往往具有生産力高、食物鏈短、物質循環快、能量轉換效率高的特點。
1.2 海洋微生物多樣性的研究簡史
1.2.1 萌芽時期
海洋微生物研究始於19世紀中葉，真正較為詳細的描述開始於19世紀末期。1838年Ehrenberg第*次分離並詳細描述瞭海洋細菌摺疊螺鏇體（Spirocheataplicatilis），隨後Cohn、Warming等先後報道瞭海洋微生物的研究情況。而1884年Certes從TalGisman海洋調查遠徵隊采集到的一些深海（有些達5100m）沉積物中首次分離到深海細菌（Azam，2001），隨後美國的Russell、德國的Fischer、蘇聯科學傢Issatchenko等都從深海分離到細菌，並首先推測深海細菌在海洋物質循環、能量流動中可能扮演著重要的角色。特彆是1914年Issatchenko長達300頁的卓越專著《北冰洋細菌的研究》，首次提齣並闡明瞭微生物在全球海洋環境中的物質轉化作用。前期人們對海洋微生物的研究是基於興趣，而後受到活性天然産物開發的驅動，研究有所進展。但早期由於戰爭的影響，人們對海洋微生物的認識非常有限，加上采樣條件和培養方法的限製，海洋微生物資源及多樣性的研究在長達幾十年的時間裏都進展緩慢，且當時對海洋微生物是否是海洋來源存在較大的爭議，緻使早期海洋微生物學傢的研究工作並沒有得到海洋研究者和陸生微生物研究者的廣泛認可（ZoBellandUpham，1944）。
1.2.2 誕生時期
隨著社會的發展，環境問題日益嚴重，海洋再次成為專傢們關注的焦點。此時對海洋微生物的研究，已經開始從資源嚮海洋微生物生理、多樣性及其在海洋環境中的生態功能作用轉移。1946年，美國Claude E. ZoBell《海洋微生物學》一書的問世，促使海洋微生物的研究進入以生理、生態為基礎的階段。1959年以後，蘇聯學者A.E.剋裏斯連續齣版瞭研究深海微生物的著作，提齣微生物海洋學的研究設想。到20世紀60年代，由於當時社會活動者們對環境惡化的認識加深，提齣瞭強烈的保護環境的倡議，特彆提齣重視海洋環境。這一活動激發瞭當時海洋微生物學者極大的研究興趣，引起他們對海洋微生物的高度重視，並開展瞭關於海洋微生物學研究方法的一些工作。1961年國際海洋微生物學討論會的召開，標誌著以海洋微生物為主要內容的海洋微生物學已成為獨立的學科。隨後，以海洋微生物資源為中心的研究工作全麵展開。60年代後，代錶性的專著有美國學者E.J.F.Wood1965年齣版的《海洋微生物生態學》，1974年日本多賀信夫編寫的《海洋微生物學》，J.M.Sieburth1979年齣版的《海洋微生物》等，這些專著為後來海洋微生物學的發展奠定瞭基礎。
隨著科技的高速發展，深海采樣技術得到逐步完善並快速應用於海洋生物的研究。
日本早在20世紀中期，通過深海測量技術發現深海各大洋底綿延著數萬韆米的山脊，使人們認識到海洋環境與陸地環境的統一性。1977年，美國的“阿爾文”號深潛器zui早在太平洋的加拉帕戈斯群島附近2500m的深海熱液區發現瞭完全不依賴於光閤作用而獨立生存的完整的生命體係。自1968年起，美國發起瞭深海鑽探計劃（DSDP）、大洋鑽探計劃（ODP）以及綜閤大洋鑽探計劃（IODP），日本啓動瞭深海環境調查科技高級研究計劃（DEEPSTAR），歐洲科學基金會（ESF）發起瞭深海生物圈探測計劃等，這些計劃都極大地促進瞭全球海洋微生物的研究。
此外，現代分子生物學技術的不斷完善，特彆是建立瞭以DNA指紋圖譜分析為基礎的現代微生物分子生態學研究方法，使圍繞環境微生物遺傳物質展開的微生物多樣性研究成為可能，也剋服瞭微生物純培養法的限製。從環境的角度深入探索微生物的多樣性及其生態功能，極大地拓寬瞭人們對微生物多樣性在分子水平、個體水平、種群及群落水平，甚至生態係統水平的理解。特彆是基因組學（genomics）和後基因組學（post Ggenomics）的發展，使得科學傢在群落水平以及係統進化的層麵探討海洋微生物的多樣性成為可能。
隨著海洋微生物樣品采集手段和微生物多樣性研究方法的不斷發展與日臻完善，以及人們對海洋生態環境的重視，海洋微生物多樣性作為一個重要的研究方嚮，終於順利誕生瞭。
1.2.3 成長時期
進入21世紀後對海洋微生物資源及多樣性的研究引起瞭各個臨海國傢的高度關注。

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