海洋生物综合利用的研究进展教材

1、海洋微生物综合利用的研究进展海洋微生物研究背景 海洋是生命资源的宝库海洋是生命资源的宝库, 地球上的生物地球上的生物 80%存存在于海洋在于海洋, 海洋生物物种远比陆地生物丰富和海洋生物物种远比陆地生物丰富和复杂。海洋微生物是海洋生物的重要组成部分复杂。海洋微生物是海洋生物的重要组成部分, 是重要的海洋自然资源。是重要的海洋自然资源。 海洋微生物种类数量繁多海洋微生物种类数量繁多, 据统计有据统计有 100 万万2 亿种亿种, 在正常海水中的数量一般为在正常海水中的数量一般为 106 /mL, 海洋微生物处于低温、高盐、高压、寡营养、海洋微生物处于低温、高盐、高压、寡营养、高温度梯度及高毒性浓

2、度的特殊环境高温度梯度及高毒性浓度的特殊环境, 具有产具有产生结构新颖、生结构新颖、 功能独特的产品以及应用于各方功能独特的产品以及应用于各方面的重要资源。面的重要资源。 什么是海洋微生物简单的讲，生活或者栖息于海洋中的微生简单的讲，生活或者栖息于海洋中的微生物均为海洋微生物。物均为海洋微生物。实际上，海洋中的微生物有些来源于海洋，实际上，海洋中的微生物有些来源于海洋，有些来源于陆地。有些来源于陆地。海洋微生物综合利用的简介海洋微生物的医药价值海洋微生物的医药价值海洋微生物对农业的价值海洋微生物对农业的价值海洋微生物对环境的意义海洋微生物对环境的意义海洋微生物对新能源的贡献海洋微生物对新能源的

3、贡献海洋微生物应用存在的问题海洋微生物应用存在的问题海洋微生物的应用前景海洋微生物的应用前景海洋微生物农药研究背景 陆地生物源天然产物通过直接利用或模拟改造陆地生物源天然产物通过直接利用或模拟改造,如扁豆碱、除虫菊素等多种生物农药被成功开如扁豆碱、除虫菊素等多种生物农药被成功开发和利用发和利用,产生了巨大的经济效益和社会效益。产生了巨大的经济效益和社会效益。近年来近年来,随着研究的深入以及环境恶化随着研究的深入以及环境恶化,可用陆地可用陆地生物资源正逐渐减少生物资源正逐渐减少,研究花费的人力、物力和研究花费的人力、物力和财力也越来越大财力也越来越大,而从中发现有明显杀虫活性而从中发现有明显杀虫

4、活性,或或是作用机制独特、结构新颖的天然产物杀虫剂是作用机制独特、结构新颖的天然产物杀虫剂速度却越来越慢。为此速度却越来越慢。为此,人们将注意力渐渐转向人们将注意力渐渐转向其他生态系统其他生态系统,如沙漠、极地、温泉和海洋等地如沙漠、极地、温泉和海洋等地域中生物资源的研究。域中生物资源的研究。2009-2013年生物化学农药及微生物农药制造行业海洋微生物对农作物病虫害的防治海洋微生物对农作物病虫害的防治 现代农业发展与人类健康、生态环境保护和农现代农业发展与人类健康、生态环境保护和农业可持续发展紧密联系业可持续发展紧密联系, ,而高效生物农药的研究而高效生物农药的研究则成为新型农药研究的热点。

5、则成为新型农药研究的热点。 海洋微生物资源极其丰富海洋微生物资源极其丰富, ,而且在特殊的生存环而且在特殊的生存环境中境中, ,海洋微生物能产生结构新颖和功能天然的海洋微生物能产生结构新颖和功能天然的活性物质活性物质, ,越来越多的试验证明越来越多的试验证明, ,海洋微生物是海洋微生物是海洋动植物活性物质的真正生物源。海洋动植物活性物质的真正生物源。 海洋微生物源的生物农药海洋微生物源的生物农药, ,具有毒性低、选择性具有毒性低、选择性强、高效低残留、不易产生抗药性等优点。强、高效低残留、不易产生抗药性等优点。 海洋微生物源杀菌剂海洋微生物源杀菌剂 田黎等从海洋中分离得到海洋芽孢杆菌田黎等从海

6、洋中分离得到海洋芽孢杆菌 B-9987,其胞外分泌的代谢产物对茄交莲其胞外分泌的代谢产物对茄交莲孢菌、大丽轮枝菌等病原菌有明显的抑制孢菌、大丽轮枝菌等病原菌有明显的抑制效果效果,并对其代谢产物做进一步化学分析并对其代谢产物做进一步化学分析,得到一种酚类化合物。得到一种酚类化合物。 郭刚从南海筛选得到具有抗稻瘟菌活性的郭刚从南海筛选得到具有抗稻瘟菌活性的菌株菌株031057,并推测其胞外抗菌物质为蛋并推测其胞外抗菌物质为蛋白类。白类。农用抗真菌海洋微生物农用抗真菌海洋微生物 从从 31 31 株海洋微生物中筛选出株海洋微生物中筛选出 12 12 株对多种植株对多种植物病原真菌具有拮抗作用的菌株物

7、病原真菌具有拮抗作用的菌株; ;确定了菌株确定了菌株 T19207 T19207 的代谢产物中的主要抑菌活性物质的代谢产物中的主要抑菌活性物质 , ,其其相对分子质量为相对分子质量为 214 ,214 ,并且它对茄交链格孢霉并且它对茄交链格孢霉的离体抑菌活性和已登记的化学农药异菌脲活的离体抑菌活性和已登记的化学农药异菌脲活性相当性相当 。 海洋微生物是寻找农用抗生素的重要资源海洋微生物是寻找农用抗生素的重要资源 , ,海海洋放线菌洋放线菌 T19207 T19207 产生的拮抗植物病原真菌物产生的拮抗植物病原真菌物质具有较好的离体抑菌活性质具有较好的离体抑菌活性 , ,具有进一步研究具有进一步

8、研究开发的潜力。开发的潜力。微生物杀虫剂微生物杀虫剂 微生物杀虫剂是利用微生物的活体制成的。在微生物杀虫剂是利用微生物的活体制成的。在自然界，存在着许多对害虫有致病作用的微生自然界，存在着许多对害虫有致病作用的微生物，利用这种致病性来防治害虫是一种有效的物，利用这种致病性来防治害虫是一种有效的生物防治方法。从这些病原微生物中筛选出施生物防治方法。从这些病原微生物中筛选出施用方便、药效稳定、对人畜和环境安全的菌种用方便、药效稳定、对人畜和环境安全的菌种，进行工业规模的生产开发，从而制成微生物，进行工业规模的生产开发，从而制成微生物杀虫剂。杀虫剂。微生物杀虫剂的分类 真菌杀虫剂 细菌杀虫剂 病毒病

9、毒杀虫剂050101菌株的研究 在刘济宁对海洋微生物在刘济宁对海洋微生物050101050101菌株杀虫活性研菌株杀虫活性研究中，以棉铃虫为初筛试虫究中，以棉铃虫为初筛试虫, ,采用常规浸虫和微采用常规浸虫和微型板筛选法对自行分离的型板筛选法对自行分离的1414株和由热带作物生株和由热带作物生物技术国家重点实验室提供的物技术国家重点实验室提供的903903株海洋微生物株海洋微生物进行了生物活性筛选进行了生物活性筛选, ,获得获得1616株有杀虫活性的菌株有杀虫活性的菌株株, ,其中其中2 2株杀虫率高于株杀虫率高于50%,50%,约占供筛菌株的约占供筛菌株的0.2181%;60.2181%;6

10、株杀虫率高于株杀虫率高于30%,30%,约占供测菌株的约占供测菌株的0.6543%0.6543%。由此可见。由此可见, ,海洋微生物作为农业杀虫海洋微生物作为农业杀虫资源开发利用的潜力。资源开发利用的潜力。海洋样品中分离微生物菌落形态海洋微生物发酵培养初筛方法 常规浸虫筛选法 取室内连续饲养多代的棉铃虫3龄幼虫,于发酵液原液中浸305,置于装有饲料的指形管中(每管1头),空白对照分别浸清水和发酵培养基,每处理20头3龄幼虫。处理后置于温度25士0.5、光周期L:D=14:10、相对湿度75%85%的培养箱中饲养。48h、72h、120h分别检查幼虫死亡率,如对照有死亡,用Abbort公式校正死

11、亡率。微型平板筛选法 取24孔板,每孔内加0.59混有IOOpL发酵液的棉铃虫饲料,接.1头初孵棉铃虫幼虫,每处理24头幼虫。空白对照分别加清水和发酵培养基。复筛具杀虫活性菌株发酵液对棉铃虫初孵幼虫活性测定结果复筛具杀虫活性菌株发酵液对棉铃虫初孵幼虫活性测定结果050101发酵浓缩液对几种试虫的生物铡定结果 050101050101菌株发酵浓缩液处理棉铃虫菌株发酵浓缩液处理棉铃虫3 3龄幼虫龄幼虫10h10h后后, ,试虫表现明显兴奋症状试虫表现明显兴奋症状, ,如胡乱爬行、不安、如胡乱爬行、不安、身体不停摆动身体不停摆动, ,在药后在药后20h20h试虫行动迟缓试虫行动迟缓, ,取食量取食量

12、降低降低,2530h,2530h后观察试虫痉挛、抽等重度中毒症后观察试虫痉挛、抽等重度中毒症状状,30h,30h后主要观察到虫体严重抽搐、颤抖或麻后主要观察到虫体严重抽搐、颤抖或麻痹、衰竭等濒临死亡症状痹、衰竭等濒临死亡症状, ,并开始见到有试虫死并开始见到有试虫死亡亡,48h,48h后发现有后发现有85%85%以上的试虫死亡。试虫死亡以上的试虫死亡。试虫死亡后表现为虫体肿胀、瘫软。这种明显中毒的作后表现为虫体肿胀、瘫软。这种明显中毒的作用症状表明用症状表明050101050101菌株发酵浓缩液对棉铃虫具菌株发酵浓缩液对棉铃虫具有较强的触杀作用。有较强的触杀作用。050101发醉液对棉铃虫的作

13、用症状总结 海洋里生存繁衍数量巨大的生物海洋里生存繁衍数量巨大的生物, ,而且生物物种丰富。而且生物物种丰富。为了适应海洋这种特殊的生态环境为了适应海洋这种特殊的生态环境, ,海洋生物形成了独海洋生物形成了独特的生理特性和代谢特性特的生理特性和代谢特性, ,进而产生了海洋中多种多样进而产生了海洋中多种多样的复杂的次生代谢产物的复杂的次生代谢产物, ,成为人类寻找和开发具有药用成为人类寻找和开发具有药用或其他用途天然产物的重要源泉。目前或其他用途天然产物的重要源泉。目前, ,虽然农用海洋虽然农用海洋药物的研究开发处于早期药物的研究开发处于早期, ,但是随着海洋生物技术的进但是随着海洋生物技术的进展展,