海洋生物学3
引种就是将一种新作物品种从现有的分布区域或养殖区域人为地迁移到其他地区养殖的过程；也就是从外地引进本地尚未养殖的新的动植物种类、类型和品种。
简单引种：由于生物本身的适应性广，以致于不需要改变遗传性就可以适应新的环境条件，或者是该生物原分布区域与引入地的自然条件差异较小，或引入地的生态条件更适合该生物的生长。
驯化引种：新品种本身适应性很窄，或引入地的生态条件与原产地的差异太大，使该生物无法正常生长甚至死亡，需要经过一定的驯化，如：结合杂交、诱变、选择等改良生物的措施，逐步改变其遗传性使之适应新的环境，从而达到引进品种正常生长的目的。
驯化: 以改造某种生物野生性为目的，通过一系列实验措施，逐步改变其遗传性使之适应新的环境，从而在人工控制条件下正常生长的过程。
引种驯化的意义
?引种驯化是人工养殖作物的起源与演化的基础
?扩大良种的养殖面积和延伸良种养殖界限
?引种驯化是丰富并改变品种结构，提高生活质量的快速而有效的途径
?引种驯化可为各种育种途径提供丰富多彩的种质资源
引种驯化的遗传学原理：
P=G+E
(P：引种效果；G：植物的适应性；E：原产地与引种地生态环境的差异）
引种驯化的遗传学原理就在于引种效果同引入物种对环境条件的适应性的大小及其遗传相关。如果引种植物的适应性较宽，环境条件的变化在植物适应性反应规范之内，就是“简单引种”。反之，就是“驯化引种”。
生态环境相似论
生态环境对海洋生物生长，发育，繁殖有明显作用的相关因素，分为生物和非生物两大因素。
非因素生物
1、气候因素
在引种地和引入地之间，主要气候因素要应相似，足以使引种的物种能够正常生长与发育，引种才易于取获得成功。换句话说，在气候条件或主要气候因素相同或相似的地区之间相互引种，容易获得成功。
2、纬度与海拔
在纬度和海拔相似的地区之间，由于主要气候因素相似，引种易于获得成功。
高纬度: 冬季温度低，夏季日照长；低纬度: 冬季温度高，夏季日照短
相近纬度的东西地区之间比较容易引种成功
相关分子生物学技术
聚合酶链式反应（PCR）
概念
步骤原理：变性、退火、延伸三步曲
变性：双链DNA解链成为单链DNA
退火（复性）：部分引物与模板的单链DNA的特定互补部位相配对和结合
延伸：以目的基因为模板，合成互补的新DNA链
RFLP(Restriction Fragment Length Polymorphism)限制片段长度多态性*概念及原理
限制性内切酶识别并切割特异的双链DNA序列的一种内切核酸酶。
RFLP组织配型检测主要包括4个步骤：
①提取细胞总DNA，用限制性内切酶消化；
②凝胶电泳；
③将凝胶中分离好的DNA片段转移至尼龙膜上；
④经变性处理后用同位素标记的探针进行分子杂交。经放射自显影，得到显影带（bands）。即可得知分子量大小不同的DNA片段。
RAPD （Random Amplification Polymorphic DNA）随机扩增多态性DNA *概念及原理RAPD技术特点
RAPD技术继承了PCR技术的优点，所以RAPD技术可以在对于所研究的物种没有任何分子生物学基础的情况下，对其进行DNA的多态性的分析，
同RFLP，DNA指纹图谱法等其它DNA多态性技术相比，RAPD具有检测效率高，样品用量少，灵敏度高等特点和优势，
RAPD已经广泛地应用于农作物品种以及品系的鉴定品种和品系的遗传关系的确定，基因的定位和分离，够建基因图谱以及作物抗性育种等方面。
3大杂交
海洋微生物
【微生物的定义】包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类体形体微小、单细胞或个体结构较为简单的多细胞，甚至无细胞结构的低等生物的总称
【海洋微生物】以海洋水体为正常栖居环境的一切微生物。
三原界分类系统：
【海洋病毒】生活于海洋环境中仅含有核酸物质（DNA或RNA），寄生于活细胞中的一类不具备细胞形态的微生物。
基本特征：
（1）没有细胞结构；
（2）只含有DNA或RNA和蛋白质外壳；
（3）缺乏酶系统；
（4）严格的细胞内寄生性，在特定活细胞内寄生。
海洋病毒根据其宿主种类分为动物病毒、植物病毒和细菌病毒(即噬菌体)。
噬菌体】是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒的总称，因部分噬菌体能引起宿主菌的裂解，故称为噬菌体。
根据噬菌体与宿主细胞的关系可分为烈性噬菌体和温和性噬菌体。
【烈性噬菌体】
凡侵入细胞后，进行营养繁殖，导致细胞裂解的噬菌体称烈性噬菌体。
【温和性噬菌体】
噬菌体侵入细胞后，与宿主细胞DNA 同步复制，并随着宿主细胞的生长繁殖而传下去，一般情况下不引起宿主细胞裂解的噬菌体，称温和性噬菌体。但在偶尔的情况下，如遇到环境诱变物甚至在无外源诱变物情况下可自发地具有产生成熟噬菌体的能力。
噬菌体的增殖步骤5步
温和性噬菌体
整合在细菌基因组中的噬菌体基因组称为前噬菌体(原噬菌体）（prophage），带有前噬菌体基因组的细菌称为溶源性细菌（lysogenic bacterium）。前噬菌体偶尔可自发地或在某些理化和生物因素的诱导下脱离宿主菌基因组而进入溶菌周期，产生成熟噬菌体，导致细菌裂解。温和噬菌体的这种产生成熟噬菌体颗粒和溶解宿主菌的潜在能力，称为溶源性（lysogeny）。
溶源性细菌有两个重要特性:
(1)免疫性：原噬菌体产生一种阻遏蛋白，抑制同类噬菌体DNA的复制，因而能抵抗同类噬菌体的超感染。阻遏体蛋白除阻遏原噬菌体的基因组外，也同样能阻遏进入溶源菌的其他同型噬菌体的基因组，使其不能在该细胞内复制，因此溶源性菌对同型噬菌体呈现一种特异的免疫现象。
(2)可诱导性（溶源细胞的诱发裂解）：自发几率极小（万分之一）。用某些适量理化因子，如紫外线或各种射线，化学药物中的诱变剂、致畸剂、致癌物或抗癌物、丝裂霉素C等处理溶源性细菌，都能诱发溶源细胞大量裂解，释放出噬菌体的粒子。
溶源性细菌的复愈溶源性细菌有时消失了其中的前（原)噬菌体，变成了非溶源细胞，这时既不发生自发裂解，也不发生诱发裂解，称为溶源细胞的复愈或非溶源化，这样的菌株称为复愈菌株(curing strain)。
海洋细菌
只在海洋中生活与繁殖的、不含叶绿素和藻蓝素的原核单细胞生物。
螺旋菌
螺旋不满1圈称为弧菌(vibrio)，满2－6环称为螺旋菌(spirllum)，旋转周数在6环以上的称为螺旋体(spirochaeta)。
革兰氏染色法及分类
细菌在海洋中分布广、数量多，是海洋微生物中最重要的成员。
其数量分布特点是：
平面分布：近海区的细菌密度较远洋区大，尤以内湾和河口区最大。沿岸地区由于营养盐丰富，适合细菌繁殖。随着离岸距离增加，海洋细菌密度递减。
垂直分布：表层海水和水-底泥界面处的细菌密度较深层水大，底泥中的细菌密度一般较海水中大，泥土底质中的细菌密度一般高于沙土底质。
在海洋调查中，有时发现某水层中的细菌数量剧增，出现不均匀的微分布现象。这种现象主要是由于海水中可供细菌利用的有机物质分布不均匀所引起，一般在之后常伴随着细菌数量的剧增。例如：赤潮
海洋细菌的生理特性
嗜盐性，嗜冷性，嗜压性，低营养性，趋化性与附着生长，多形性，发光性。
极端环境(extreme environment)是指高等动植物不能生长，大多数微生物不能生活的高温、低温、强酸、强碱、高盐、高压、高辐射、缺氧等特殊环境。
在这些环境中生活着能适应极端条件的微生物，如嗜热菌、嗜冷菌、嗜酸菌、嗜碱菌、嗜盐菌、嗜压菌、耐辐射菌、厌氧菌等，它们被称为极端环境微生物，多数属于古细菌
#了解几种海洋极端细菌，并了解其耐极端环境的原理。
【放线菌】介于细菌与丝状真菌之间而又接近于细菌的一类多核单细胞的丝状原核生物。放线菌的结构，菌丝分类，繁殖方式
【抗生素】是由微生物（包括细菌、真菌、放线菌属）产生、能抑制或杀灭其他微生物的物质。弗莱明（Alexander Fleming，1881—1955）
蓝细菌(Cyanobacteria)旧名蓝藻或蓝绿藻，是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素a（但不形成叶绿体）、能进行产氧性光合作用的大型原核微生物。
蓝细菌可分为单细胞和丝状体两大类。
【异形胞】是存在于丝状体蓝细菌中的较营养细胞稍大，色浅、壁厚、位于细胞链中间或末端，且数目少而不定的细胞。
蓝细菌固N原理
共生固氮微生物是指能与宿主植物形成特定固氮组织结构的一类微生物。它们彼此生活在一起，植物向微生物提供光合产物供微生物固氮需要，微生物则向植物提供氮素营养
地衣：蓝细菌与真菌共生体
螺旋藻是蓝细菌的一种，曾被认为是“20世纪最理想的保健品”，“最安全的保健食品”。
海洋真菌
具有真核结构、能形成孢子、营腐生或寄生生活的海洋生物。包括海洋酵母菌和海洋霉菌。一些来源于海洋并能在海洋生境中生长与繁殖者，称为专性海洋真菌；另一些来源于陆地或淡水，但能在海洋生境中生长与繁殖者，称为兼性海洋真菌。
了解霉菌的繁殖方式
酵母菌的芽殖
海洋真菌可分成5种基本的生态类型：
①木生真菌。在海洋水体中数量最多和分布最广的高等真菌，营腐生生活，善分解纤维素。在热带海域和浅海环境中分布更加广泛。已知有子囊菌类76种，半知菌类29种，担子菌类2种。
②寄生藻体真菌。约占海洋真菌种数的1/3，其中以子囊菌类居多。有腐生、寄生和共生等类型。
③红树林真菌。多半是腐生菌，其中子囊菌类23种，半知菌类17种，担子菌类2种。
④海草真菌。数量很少，多栖居于叶部。
⑤寄生动物体真菌。只限寄生在海洋动物外骨骼和壳部处。
海洋细菌在海洋生态中的作用
海洋碳循环
海水中的碳以多种形式存在：
溶解性无机碳(DIC),溶解有机碳（DOC）, 颗粒有机碳(POC).
海洋POC可分为生命与非生命两部分。
生命POC来自生物生产过程,包括微小型光合浮游植物,大型藻类以及细菌、真菌、噬菌体、
浮游动物、小鱼小虾、海洋哺乳动物;
非生命POC 也称为有机碎屑,包括海洋生物生命活动过程中产生的残骸、粪便等。
DIC
DOC
POC
呼吸作用
大气CO 2不断地与海洋表层进行着碳交换,
吸附
降解
光合作用异养细菌利用
水平输送
垂直输送
海水中碳的垂直和水平输送
垂直输送 通过真光层内浮游植物的光合作用,海水吸收的CO2被转化为有生命的颗粒有机碳(POC), 这些有机碳通过食物链被逐级转移至浮游动物和泳游动物。各级动物的消费、排泄和浮游动植物的死亡、分解等会产生大量的碎屑、粪团、蜕皮和聚集体以非生命的颗粒态有机碳形式发生沉降;海洋生物的垂直洄游也构成了一部分有机物的向下转移。
沉积物的再悬浮 沉积在海洋底部的POC,当受到外界因素的扰动时,便会发生再悬浮而重新进入到水体中。据统计,在大陆架及大陆坡的沉积物中,有40 %～85 %的有机碳要发生再悬浮。在我国近海,沉积物中POC 的再悬浮是海洋POC 的一个重要来源。
水平输送 河口和近海陆架是海陆气交汇区,水浅,动力过程复杂,营养盐丰富且初级生产力高,全球14 %～30 %净初级生产力发生在这一区域。河流及沙尘携带大量的陆源POC 及营养盐到近海和沿岸上升流将底部营养盐带至上层水域,极大的促进了近岸浮游植物的初级生产和浮游动物的次级生产,从而导致水体中POC 的大量增加。
POC 的水平分布与营养盐的水平分布相似,呈现湾内高于湾外,近岸高于远海的分布特征。 通过海洋环流、沿岸边界流和上升流、水平对流、风生及地形等作用可引起碳和营养盐向斜坡区再到大洋区次表面的转移。 POC 转化为DOC: 细菌作用
细菌作为海洋中的微生物在POC 的循环转化过程中起着重要的作用。不同的细菌起的作用不同,
自养细菌利用海水中的CO2通过光能或化学能合成POC;
而异养细菌作为营养物质的分解者和转化者,一方面把POC 同化为可以被较高营养级生物所利用的生物量,一方面又可把POC 分解成DOC 或DIC ,提供给初级生产者,从而成为海水POC 循环的重要桥梁。
降解作用：Uncles等研究认为,细菌通过附着在POC上,利用其自身产生的外水解酶将POC 转化为DOC。
DOC转化为POC:
异样细菌吸收一部分DOC通过异养细菌的吸收转化为细菌颗粒进入微型生物食物环,然后重新进入食物链形成POC并发生向下迁移;
吸附聚集水体中大分子的DOC很容易被吸附在液－固、液－液(例如液膜) 或气－液界面上,从而形成有机聚集体。在河口区,随着淡水与海水的混合,pH值升高,盐度增加,淡水中的金属离子很容易形成氢氧化物,部分DOC会与氢氧化物发生共沉淀形成有机颗粒物
海洋氮循环
硝化作用（nitrification）
定义：土壤或水体中的氨态氮经化能自养菌的氧化而成为硝酸态氮的过程。
过程：
（1）由亚硝化细菌参与，铵→亚硝酸；
（2）由硝化细菌参与，亚硝酸→硝酸。
反硝化作用
定义：由硝酸盐还原成NO2–并进一步还原成N2的过程（广义）。狭义的反硝化作用仅指由亚硝酸还原成N2的过程。
氨化作用（ammonnification）
定义：含氮有机物经微生物的分解产生氨的作用。
含氮有机物的种类：蛋白质、尿素、尿酸、几丁质等。许多好氧和一些厌氧菌都有强烈的氨化作用能力。
意义：含氮有机物必须经过微生物降解才能被植物利用。产生的氨，一部分供微生物或植物同化，一部分被转变成硝酸盐。
海洋氮循环的基本途径与陆
在有机物来源丰富、溶解氧浓度低的内湾和河口海域较为强烈，反硝化细菌在一定条件下影响海洋中可利用状硝化作用
蛋白质
氨基酸
尿素
反硝化作用
NH4+
氨化作用
同化性硝酸还原作用
NO3-→NH4+→有机态氮
N2
许多海洋植物，细菌、
放线菌和霉菌能利用硝
酸盐做为氮素营养。
同
化
作
用
海洋硫循环
硫细菌 在生长过程中能利用溶解的硫的化合物，从中获得能量，且能把硫化氢氧化为硫，并再将硫氧化为硫酸盐的细菌。从名称上看，它包括了硫氧化菌和硫酸盐还原菌，但通常仅指硫氧化菌(sulphur-oxidising bacteria)。能氧化硫化合物的细菌。按其取得能量的途径可分为光能营养菌和化能营养菌两种。 光合细菌(简称PSB)
是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物，是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称，是一类没有形成芽孢能力的革兰氏阴性菌，因具有细菌叶绿素和类胡萝卜素等光合色素，而呈现一定颜色 硫酸盐还原菌
硫酸盐还原菌是一类厌氧异养性细菌，无法利用氧气，虽然氧气不会令它们死亡，却会抑制它们生长。硫酸盐还原菌可以夺取硫酸盐（SO42－）中的氧原子，并利用它们进行一系列与需氧呼吸作用非常类似的呼吸作用，从而将有机物氧化而产生能量。硫酸盐呼吸作用已经成为地球上最平常的生物无氧呼吸过程。常见硫酸盐还原菌如脱硫孤菌属等。
氧
化
作
用
氧
化
作
用分解作
用分解作用
还原作用
在海洋硫循环中的作用中，某些异养细菌分解含硫蛋白类物质时产生硫化氢；
光能营养菌