海洋发光细菌的发光及其应用

1、个人收集整理仅供参考学习第28卷第 2 期2007年 4月发 光学报CHINESE JOURNALOF LUMINESCENCEVol 28 No 2Apr., 2007文章编号 : 1000-7032(2007)02-0167-06海洋发光细菌地发光及其应用张进兴 ,逄爱梅 ,孙修勤 ,孙培光(国家海洋局第一海洋研究所,山东青岛266061)摘要 :海洋发光细菌是一类在正常地生理条件下能够发射可见光地异养细菌,其发光特性与细菌体内地物质结构、海洋环境要素、水中污染物等多种因素有关.通过对海洋发光细菌发光特性及其应用可能性地论述,如利用发光细菌地发光强度与水中毒物地浓度、毒性地关系检测污染物;

2、利用潜艇航行时激发地生物发光勾画出潜艇涡动地光尾流可跟踪探测潜艇;海洋发光细菌地发光特性还可用以改进水下光通讯与探测、海洋水色遥感、海洋发光细菌分类、发光免疫和抗菌素浓度测定等方面.阐明海洋发光细菌发光特性地重要研究意义并为进一步开展应用研究提供借鉴.关键词 :海洋发光细菌 ; 发光特性 ;应用研究中图分类号 :O482. 31PACC:3250F; 7860P文献标识码 :A收稿日期 :2006-08-25; 修订日期 :2006-11-24基金项目 :国家科技基础条件平台项目(海洋微生物菌种种质资源标准化整理整合与共享)(2004DKA30640); 国家 908 项目 (我国近海海洋综合

3、调查与评价 )基金资助项目作者简介 : 张进兴 (1954-), 男 ,山东潍坊人 ,研究员 ,主要从事应用微生物学地研究.E-mai:l zhangjx fio. org. cn, Te:l (0532)889674491引言海洋发光细菌地发光现象一直是人们十分关注地问题 ,各国科学家对此进行了多方面地调查研究 .国内对海洋发光细菌发光地观测研究已有多年历史 .在国标海洋调查规范中,早已把“海发光 ”列为海洋调查内容,其中 “弥漫型 ”海发光便是由海洋发光细菌产生地,作为常规海洋观测项目之一 ,已积累了许多现场观测资料.近年来,由于实际应用地需要 ,对海洋发光细菌地观测研究有所加强 ,如现正

4、进行地西北太平洋环境调查研究项目中 ,就包含了海洋发光细菌地分布调查.有关海洋发光细菌地研究内容相当广泛 ,从近期国内外发表地文献资料看 ,主要有海洋发光细菌地发光机理 ,发光基因、荧光素酶、发光特性以及某些应用方法等研究 .在发光特性研究方1/20个人收集整理仅供参考学习面,以往更多地侧重于细菌发光与其体内物质、结构关系地研究 ,即侧重于微生物学和生物化学方面地研究 ,而在环境要素和细菌种类、密度等对细菌光谱地影响方面地研究相对较少.在海洋发光细菌地研究中,发光特性及其应用研究是一项重要内容.利用细菌地发光特性,开展应用研究 ,尤其结合光学原理,制作某些传感器,用于海洋环境污染监测 ,已引起

5、国内外广泛重视.为了研究海洋发光细菌发光特性地应用前景,首先必须深入了解海洋发光细菌地性质,积累发光细菌发光特性地基础资料和研究经验.然后,依据细菌发光地不同特性和应用可能性 ,开展相应地应用研究 .此类研究不仅可为细菌发光特性地应用提供有效方法,并将促进海洋生物学、海洋光学、生物化学之间交叉学科综合研究地发展,为从物理学角度研究海洋发光细菌提供依据.为此,本文拟在简要综述海洋发光细菌地分布特点与发光机理研究基础上 ,论述发光特性及其在海洋环境污染物监测、发光细菌分类、水下通讯探测和水色遥感上地应用研究现状 ,为进一步开展海洋发光细菌发光特性地应用研究提供借鉴.2 分布特点与发光机理海洋发光细

6、菌是一类从海水中或者从海洋动物体表、消化道和发光器官上以及海底沉积物中可以分离到地 ,在适宜条件下能够发射可见光地异养细菌 .海洋中地发光细菌 ,除了在海水中自由浮游生存地外 ,还有寄生于其他海洋生物体地 .许多海洋生物地发光与发光细菌有关,如某些鱼类、软体动物等地发光是由海洋发光细菌寄生、共168发光学报第 28卷栖生存所致 .海洋发光细菌地种类不是很多,但其分布却非常广 ,从海表层至深海 ;从热带海洋至非常寒冷地极地海域都有其踪迹 .为了更好地掌握海洋发光细菌地发光特性及应用可能性 ,除需要了解发光细菌地分布特点外,也有必要对发光细菌地发光机理作简要介绍.发光机理地研究结果表明,不同种类地

7、发光细菌其发光机理是基本一致地,都必须有细菌荧光素酶(LE) 、还原性地黄素单核苷酸 (FMNH2) 、氧气(O2)、长链脂肪醛 (RCHO) 地参与 ,大致历程如下 :FMNH2+LE FMNH2 LE +O2 LEFMNH2 O2+RCHO LE FMNH2 O2RCHO LE FMN+H2O+RCOOH+光概括地说 ,细菌生物发光反应是由分子氧作2/20个人收集整理仅供参考学习用,胞内荧光酶催化 ,将还原态地黄素单核苷酸及长链脂肪醛氧化为黄素单核苷酸 (FMN) 及长链脂肪酸 ,同时释放出蓝绿光 .发光细菌发出地光是连续地 ,属 “冷光 ”这.是一种化学发光类型,在化学能转换为辐射能地过

8、程中发光.荧光素酶是菌体内催化荧光素或脂肪醛氧化发光地一类酶地总称 ,细菌荧光素酶是含、 两个多肽亚基地单加氧酶 ,只有两个亚基共存时才有活性.从不同海洋发光细菌中提取地细菌荧光素酶其分子量差别较小 .由于海洋发光细菌发光细胞内含有荧光素和荧光素酶,有了氧气 ,细胞内地荧光素就受到荧光素酶地催化作用而吸收能量,变成氧化荧光素并释放光子而发光.不同种类地海洋发光细菌可产生不同地荧光素酶,发光特性也不同.3 发光特性研究海洋发光细菌地发光特性研究 ,包括不同菌种所具有地特异光谱特性研究 ,发光强度、发光特征参数和发光条件对细菌发光地影响等项研究,以及不同种类地发光组分和酶结构地差异研究.各种生物发

9、光地本质大体一样,都是由一组化合物 荧光酶和高能化合物腺苷三磷酸等构成发光光源 .它们发出地蓝、青、绿、黄、橙等不同颜色地光 ,是因为各自地荧光素、荧光酶在结构上地微小差异引起地.发光细菌地光谱范围约420670 nm, max在 475485 nm 左右 ,为单一发射峰 , max和半峰全宽有种属差异.从发光特征参数发光量子产率来看,其生物发光反应特点是高光子产生效率: 0. 50. 8. 通过发射光地比率可以推出未知成分地浓度,因此测定化学反应过程中地发射光是非常有用地.反应过程中产生地光与发射光地量子产率是直接相关地,与相应地发光物质地浓度成比例.因此 ,反应过程中地光可以相对反映出目标

10、样品中发光物质地量.有关生物发光共振能量转移是指在一个发光或荧光供体和一个荧光受体(如绿色荧光蛋白地突变体GFP)之间会发生能量转移.利用这种方法可以非侵入性地监测特异蛋白质-蛋白质之间地相互作用 .如 Kudryasheva 等1 研究了细菌生物发光电子激发态上限能量估算,用染色分子作为能量接收者 ,证实了细菌生物发光电子激发态上限活动地假设 .并给出了MSB(Methylstyryl benzene)中地偶联酶系统NADH FMN- 氧化还原酶 -荧光素酶地细菌发光光谱.从已有地实验研究结果看,大多数发光细菌地发光,仅发生于高细胞密3/20个人收集整理仅供参考学习度,细菌发光依赖于培养体系

11、中诱导蛋白地浓度和积累 .细菌种类和生长条件 ,包括温度、盐度和营养成分以及其他实验条件对其发光也有影响2. 在正常地生理条件下 ,发光细菌能发出波长为 450490 nm 地蓝绿光 ;在一定地试验条件下,发光强度是恒定地 3. 但也有学者研究发现,发光杆菌属经某种处理后其发光光谱产生位移,如 HajimeKaratani 等 4 在由发光杆菌发光现象产生地两种荧光蛋白质地特性研究中,发现从深海发光细菌中分离地荧光蛋白质中,发光杆菌属经提纯、克隆和排序出两种荧光蛋白质 ,最大发射地荧光波长在 488, 517 nm.在尿素中刺激荧光蛋白质引起 488 nm 谱段光强度地减弱 ,显示出新地荧光峰

12、值为423 nm;尿素消除 ,部分可逆转 .对海洋发光细菌地体内生物发光光谱地研究,如朱文杰等 5 发现 ,发光光谱有种属特异性.以最大发射波长来说,弧菌属为482485 nm,发光杆菌属则在474480 nm.其中东方弧菌为(484 1) nm,半峰全宽为 (92 1) nm.又如朱文杰等6 对东方弧菌地无细胞系统地发光研究,从东方弧菌地细胞裂解液中分离到一种组分,仅需长链脂肪醛就可以启动发光,其最大发射峰在480490 nm.他们还测量提取物地吸收光谱和荧光光谱 ,其中吸收光谱显示在414 nm 处有一最大吸收峰 ,在 380, 485 nm 处各有一个弱吸收峰;反应后地吸收光谱,除 38

13、0 nm 峰消失外 ,其余不第 2 期张进兴 ,等 :海洋发光细菌地发光及其应用 169变.汪杰等 7 则将发光细菌地生物发光光谱作微分处理 ,使各种发光细菌在光谱上地差异充分显示出来 .近年来 ,在有关刊物上发表了多篇关于海洋环境要素、细菌营养成分、细菌体内物质结构等对发光细菌发光特性影响地研究论文,主要地有 ,杜宗军等 8 对一株海洋发光细菌地分离鉴定及其发光条件地初步研究表明,该菌种在pH7. 5、温度 30、 NaCl 浓度 3. 0%时,发光强度最高;正常发光地温度在2040、 pH=6. 08. 0; 液体培养 4 h 开始发光 , 6 h 后发光达到峰值,持续发光时间可达19 h

14、. 水体地 pH 值、温度、盐度和营养成分等环境条件地变化将引起荧光素酶地改变,从而改变细菌地发光特性.Hkaratani 等 9 关于海洋中费氏弧菌生物发光地光谱分布和它地荧光蛋白及细胞密度之间地关系研究,该研究表明 ,费氏弧菌产生黄色荧光蛋白(YFP) 与产生蓝色荧4/20个人收集整理仅供参考学习光蛋白 (BFP) 之比 ,和细胞密度、菌体生长时间有关; 费氏弧菌在细胞生长期间生物发光地改变,依赖于细胞内 YFP 水平 .Miyamoto 等 10 研究了S 腺苷 -L- 蛋氨酸有关结构和调节蛋白对哈维氏弧菌发光地影响 .王江安等 11 潜艇光尾流产生机理及其探测技术研究表明,不同地声波、

15、电磁波地波长对不同种类地海洋发光细菌地生物效应是不同地 ,在受到外界电磁场刺激下,将影响发光反应生理过程 ,发光强度有所改变,强度地变化与受试物地类型和强度在一定范围内呈相关关系.发光特性与荧光素酶地结构有关,配体蛋白地相互作用 ,对化学修饰和致突变实验中测定特殊氨基酸残基地功能方面是非常有用地,而氨基酸残基地突变可引起发光光谱地位移.对这些改变加以分析研究,将有助于加深对细菌发光规律性地认识 .通过基因重组及细胞融合技术可获得能满足各种用途地荧光素酶,改变发射光波长.有关这方面地综合研究报道如茆灿泉等12 发光细菌 lux 报告基因系统地评价及应用和张菊梅等13 荧光素酶研究进展.4 细菌发

16、光地应用研究4.1在海洋环境监测中地应用海洋环境中地污染物种类和数量日益增多,传统地分析鉴定手段难以达到实时、迅速、在线地要求 .发展新地快速、准确、有效地分析方法与检测技术显得非常迫切、必要.由于发光细菌地发光强度与某些污染物地浓度呈较好地线性关系,能够稳定、快速地反映环境中地污染物浓度变化;而且检测时间短(在 515 min) 、灵敏度高 (细胞基本物质代谢受到影响前发光反应先被抑制)海洋发光细菌地发光特性与环境中有毒污染物地毒性有关 ,可用于毒物地检测.杜宗军等 2 发光细菌地研究和应用提出利用发光细菌来检测有毒物质 .由于有毒物质仅干扰发光细菌地发光系统,费时较少且灵敏度高 ,操作简便

17、、结果准确 ,所以利用发光细菌地发光强度作为指标来监测有毒物质 ,在国内外越来越受到重视 .我国于 1995 年将这一方法列为环境毒性检测地标准方法(GB/T15441-1995). 这方面地研究有:黄正等 14 发光细菌地生理特性及其在环境监测中地应用,就发光细菌地生理特性、发光细菌毒性试验在环境监测中地应用及该技术地新进展3 个方面进行了较为全面地概述,评价了发光细菌毒性试验地特点 ,提出了该技术今后地发展方向,预视它将成5/20个人收集整理仅供参考学习为环境监测地重要手段.薛建华等 15 发光细菌应用于监测水环境污染地研究中指出,水环境中地汞、苯酚都抑制细菌发光,且抑制程度与汞、苯酚地浓

18、度之间存在着明显地相关关系.吴伟等16 发光细菌在渔业水域污染物毒性快速检测中地应用一文中 ,以明亮发光杆菌为指示生物 ,对渔业区域中污染物地急性毒性进行了检测;同时研究了pH 值、温度对检测结果地影响.研究表明 ,发光细菌毒性试验是一种快速、简便地毒性测试方法 ,在温度 2030 , pH6. 09. 0 条件下进行地测试 ,其结果与鱼类毒性试验可以互相替代.林志芬等 17 在发光菌生物毒性测试方法地改进中 ,针对发光菌发光强度本底差异较大 ,检测期间发光变化幅度宽地问题,在传统发光细菌毒性测试实验中引入校正因子(P2 丙酮 );同时也研究了磁力搅拌时间、培养时间、培养代数和培养温度等条件对

19、EC50 测定值地影响 .海洋发光细菌种类不同时 ,发光特性有变化,其最佳地发光条件也不同 .因此 ,利用不同种类地海洋发光细菌地发光特性 ,可以监测海洋环境中地某些污染物.在应用细菌发光特性探测污染物地有关研究中,利用发光细菌制备识别元件 ,成为海洋环境中污染物探测传感器研究和发展地热点.20 世纪80 年代初 ,美国 Beck-man 公司推出功能完备地 170 发 光 学 报第 28 卷生物毒性测试仪 ,它具有应用范围广、灵敏度高、相关性好、反应速度快等优点,受到广泛重视.发光细菌毒性测试技术在世界范围内迅速推广.黄正等细菌发光传感器在快速检测污染物急性毒性中地应用18 一文中以明亮发光

20、杆菌作为指示生物 ,将细胞固定化技术、生物传感器与发光细菌毒性测试技术有机结合起来,建立了细菌发光传感器 .在细菌发光传感器研制中,筛选优良地菌种是关键技术之一.4.2在发光细菌分类、发光免疫和抗菌素浓度测定上地应用以往地发光细菌分类研究结果表明,海洋发光细菌主要分为3 个属 ,分别是 : 发光杆菌属(Photobacterium) 、弧菌属 (Vibrio) 和异短杆菌属(Xenorhabdus). 发光细菌地分类鉴定按常规方法进行比较繁琐,往往需要做大量地生理、生化特征实验 ,而这些实验既费时又费力.在发光细菌分类中 ,还可利用发光细菌地发光光谱作为分类地重要特征 ,用荧光分光光度计测定发

21、光细菌地发光光谱就简便多了.如前面提到地,朱文杰等6/20个人收集整理仅供参考学习对海洋发光细菌地生物光谱研究表明,由于发光细菌有种属特异性,因而发光光谱可作为发光细菌分类地重要特征.又如汪杰等对发光细菌发光地一、二阶微分光谱地检测结果表明,不同种地发光细菌地微分光谱有显著差异,同一种菌地不同菌株则无显著差异,表明生物发光光谱,微分光谱可作为发光细菌菌种分类地特征.也就是说 ,依赖生物发光光谱及其微分光谱,不仅在发光细菌属地认定上有帮助,还可以区分不同地菌种.不同菌种有其自身地光谱特征参数,因而研究其光谱特征 ,可以在发光细菌分类中找到简便有效地方法 .在生物发光分析技术应用研究方面,由于发光

22、测量具有灵敏度高、特异性强、稳定性好、反应速度快、使用方便等优点,在免疫学、微生物学、生物化学、临床检验、病毒学等得到了广泛应用.如Edward Jablonski19 细菌荧光素酶类制品结合免疫测定法应用于风疹抗体检测.利用生物发光反应地辅助因子标记抗原或抗体,免疫后 ,运用生物发光反应进行检测.免疫检测中进行标记物地超灵敏检测已经得到广泛应用.生物发光反应也已经被证明是检测酶标记地极为灵敏地方法,作为一种新地生物技术工具,生物免疫检测具有一个光明地前景 ,已有多种双功能生物发光分子被准备应用到免疫检测中.同时 ,还可以发光细菌地发光强度为指标去定量抗菌素地效价.如朱文杰等20 “海洋发光细

23、菌快速测定四环素效价地方法研究 ”中表明 ,目前用微生物测定抗菌素效价很费时 ,操作也较繁琐 ,四环素效价地测定亦然 .试验证明了 ,四环素对明亮发光杆菌 A2 发光地影响是在低浓度时刺激发光 ,较高浓度时则抑制发光,在短时间内 ,所用地四环素浓度跟抑制发光地效应呈现依存关系 .据此 ,利用发光细菌可以快速测定四环素地效价 .还有生物发光技术在 ATP水平测定中地应用,所有活细胞都含有ATP,ATP可以从细胞中提取出来,用荧光素酶检测,并进行生物数量评估 ,如微生物学家通过检测ATP 地量测定土壤或沉积物中地全部活微生物含量.4.3在水下通讯探测和水色遥感上地应用舰船在发光水域航行,会留下曳光

24、 ,使海面战舰夜间暴露航踪.在海洋中潜艇地行驶使其身后地海水形成涡流,激使发光细菌地生物发光勾画出潜艇涡动地光尾流,潜艇光尾流是发光细菌对涡流应力搅动地一种应激反应.利用潜艇光尾流7/20个人收集整理仅供参考学习现象可对潜艇进行跟踪探测.王江安等 9 在 “潜艇光尾流产生机理及其探测技术研究”一文中就论述了这一应用前景 .水下潜艇之间用光波进行通讯或者水下潜艇与水面舰艇间地光通讯、水下光探测、照相等都可能对海洋发光细菌对光地吸收及细菌发光产生影响 .尤其 ,水下通讯与探测多用蓝绿光 ,这种波段最易透过水层,但它也正好与发光细菌发出地光谱吻合,最可能成为水下光通讯与探测地干扰源 .蓝绿光也是海洋

25、水色遥感地重要工作波段 ,当海面存在大量发光细菌时 ,其产生地 “弥漫型 ”发光也可能对海洋水色遥感信息产生影响 ,如何消除或减小这类干扰是相关应用技术研究中需解决地问题 .5结论海洋发光细菌发光特性研究地应用前景,近期主要集中在水下探测、环境污染监测、发光细菌分类及抗菌素浓度测定等方面;应用研究地深度也有进展 ,已由一般地应用可能性研究,进入生物传感器研制阶段 .而发光特性地应用研究离不开对细菌发光特性地深入了解,海洋发光细菌发光特性地研究涉及微生物学、生物化学、海洋光学等第 2 期张进兴 ,等 :海洋发光细菌地发光及其应用 171学科 ,研究内容较为广泛且相互交叉、相互渗透.因此 ,不仅需

26、要在微生物学和生物化学方面进行研究 ,从海洋水体光学性质上,进行系统、深入地研究也是十分必要地 .对发光特性地深入研究 ,有可能发现新地应用前景 ,扩展应用领域 ,为应用技术研究打下更坚实地基础 .参考文献 : 1 KudryashevaN S, Nemtseva E V, Sizykh AG,et al.Estimationof energy of the upperelectron-excited states of thebacterialbioluminescent emitter J.J. PhotochemistryandPhotobiologyB:Biology,2002,68(

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29、obiology,2000,71(2): 230-236. 6 Zhu Wenjie, He Xuemin, Huang Shaohua,et al.Bioluminescence of vibrio: Orientalis in vitro:Decanal initiatedbioluminescence J.ActaMicrobiologica Sinica(微生物学报 ), 1991,31(2): 122-127 ( in Chinese). 7 Wang Jie, ZhuWenj.i The derivative spectra of bioluminescenceof fore sp

30、ecies luminousbacteria J.J. East ChinaNormalUniversity(NaturalScience)( 华东师范大学学报,自然科学版), 1998,1:89-91 ( inChinese). 8 Du Zongjun,Wang Xianghong, LiHaifeng,et al.Isolation and identificationofaluminousbacterium D40 and prmarystudies on its luminescent conditions J.Transaction ofOceanology andLimnolog

31、y(海洋湖沼通报), 2003,2: 58-63( in Chinese). 9 KarataniH, Chiba T, Hiayama S Relationship between spectral distribution of vibrio fischer strain Y1 bioluminescenceand intracellular level of its fluorescent proteins A.Bioluminescence and Chemiluminescence Progress and CurrentApplicationsC. 2002 byWorld Sci

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33、he study engendermechanism of submarine ray track and detect ability J Laser andInfrared( 激光与红外 ), 2003,33(4): 280-282 ( in Chinese).12 Mao Canquan, Yang Shude. Evaluation and application of the luminous bacteria on lux report gene system J.Micro-biology( 微生物学通报 ), 2000,2(4): 297-299 ( in Chinese).1

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36、pid determination of acute toxicity ofthe pollutants in the fisherieswater J.J. ZhanJiang Ocean University( 湛江海洋大学学报 ), 1998,18(2): 22-24( in Chinese).17 Lin Zhifen, Yu Hongxia, Xu Shifen,et al.Modification of the photobacterium phosphoreum9/20个人收集整理仅供参考学习toxicity testmethod J.EnvironmentalScience(

37、环境科学 ), 2001,22(2): 114-117 ( in Chinese).18 Huang Zeng, WangYazhou. The application ofbacterial luminescent biosensor in rapid determination of acute toxicity ofpollutants J.EnvironmentalScience( 环境科学), 1997,18(1):14-16 ( inChinese).172发光学报第 28卷19 Edward Jablonski The preparation of bacterial lucif

38、erase conjugates for immunoassay and application to rubella antibodydetection J.AnalyticalBiochemistry, 1985,148(1): 199-20620 ZhuWenjie, YangYikang A quick assay for tetracycline J.Marine Sciences(海洋科学 ), 1985,9(1): 48-51( inChinese).Application ofLum inescence of theM arine Lum inous Bacteria ZHAN

39、G Jin-xing, PANG Ai-me,i SUN Xiu-qin, SUN Pei-guang(First Institute ofOceanography, StateOceanicAdministration People sRepublic ofChina, Qingdao266061, China)Abstract:Marine luminous bacteria, heterotrophic bacteria give outvisible light in normalphysiological con-dition. Many study results show tha

40、t the luminescencemechanisms ofvariety luminous bacteria are the same.The light-emitting in bacteria involves the oxidation of reduced riboflavin phosphate (FMNH2) and a long-chain fatty aldehyde with the emission of blue-green ligh.t The enzymes that catalyze the bioluminescencereaction in these or

41、ganisms are called luciferases, and inmostcases the substrates are designated as luciferins.However, consistentwith the apparent absence of strong evolutionary relationship between many of the light-emitting systems, significantdifferences existbetween the bioluminescence reactions aswell as the str

42、ucturesof the luciferases (enzymes) and luciferins (substrates) from different organisms. The luminescent characte-ristics ofmarine luminous bacteria connectwith material structure in the bacteria, marine environment ele-ments and pollutants in the seawateretc, the connectstudy includes thatspectrum

43、 property, light-emitting in-tensity, light-emitting characteristic parameter, light-emitting conditions and the structure of luciferases fromdifferent luminous bacteria. Thorough understanding these properties ofmarine luminous bacteria and carryingout the study ofapplication can supply effectiveme

44、thods for the application of the property ofmarine luminousbacteria, and promote comprehensive researches on ocean biology, ocean optics and biochemistry, and show10/20个人收集整理仅供参考学习the feasibility ofphysics researches onmarine luminous bacteria. And the predictions show the concentrationand toxicity

45、ofpollutants in thewater is determined by luminescent intensity of luminous bacteria, the subma-rine sailing exits the whirlpool and the luminescent bacteria bioluminescentmakes the whirlpool to be a raytrackwhich can be used to detect submarine, the luminescent characteristics can also be used to i

46、mprove inthe underwater lightcommunications and exploring, oceanwater color remote sensing, bacterial classificationbioluminescent immunity and antibiotic concentration determinationetc.In this article, important significanceof the study on luminescent characteristic ofmarine luminous bacteriawas cl

47、arified and reference is given forfurther developing.Key words:marine luminous bacteria; luminescent characteristic; application studyReceived date: 2006-08-25 第 28 卷第 2 期2007年 4月发光学报CHINESE JOURNALOF LUMINESCENCEVol 28 No 2Apr., 2007文章编号 : 1000-7032(2007)02-0167-06海洋发光细菌地发光及其应用张进兴 ,逄爱梅 ,孙修勤 ,孙培光(国家

48、海洋局第一海洋研究所,山东青岛266061)摘要 :海洋发光细菌是一类在正常地生理条件下能够发射可见光地异养细菌,其发光特性与细菌体内地物质结构、海洋环境要素、水中污染物等多种因素有关.通过对海洋发光细菌发光特性及其应用可能性地论述,如利用发光细菌地发光强度与水中毒物地浓度、毒性地关系检测污染物;利用潜艇航行时激发地生物发光勾画出潜艇涡动地光尾流可跟踪探测潜艇;海洋发光细菌地发光特性还可用以改进水下光通讯与探测、海洋水色遥感、海洋发光细菌分类、发光免疫和抗菌素浓度测定等方面.阐明海洋发光细菌发光特性地重要研究意义并为进一步开展应用研究提供借鉴.关键词 :海洋发光细菌 ; 发光特性 ;应用研究中

49、图分类号 :O482. 31PACC:3250F; 7860P文献标识码 :A收稿日期 :2006-08-25; 修订日期 :2006-11-24基金项目 :国家科技基础条件平台项目(海洋微生物菌种种质资源标准化整理整合与共享)(2004DKA30640); 国家 908 项目 (我国近海海洋综合调查与评价 )基金资助项目作者简介 : 张进兴 (1954-), 男 ,山东潍坊人 ,研究员 ,主要从事应用微生物学地研究.11/20个人收集整理仅供参考学习E-mai:l zhangjx fio. org. cn, Te:l (0532)889674491引言海洋发光细菌地发光现象一直是人们十分关注地问题 ,各国科学家对此进行了多方面地调查研究 .国内对海洋发光细菌发光地观测研究已有多年历史 .在国标海洋调查规范中,早已把“海发光 ”列为海洋调查内容,其中 “弥漫型 ”海发光便是由海洋发光细菌产生地,作为常规海洋观测项目之一 ,已积累了许多现场观测资料.近年来,由于实际应用地需要 ,对海洋发光细菌地观测研究有所加强 ,如现正进行地西北太平洋环境调查研究项目中 ,就包含了海洋发光细菌地分布调查.有关海洋发光细菌地研究内容相当广泛,从近期国内外发表地文献资料看,主要有海洋发光细菌地发光机理,发光基因、荧光素酶、发光特性以及某些应用方法等研究.在发光特性研究方面,以往更