聚球藻

自然科学进展

　第14卷　第9期　2004年9月967

聚球藻(Synechococcus)分子生态学研究进展3

马　英　焦念志33

厦门大学海洋环境科学教育部重点实验室,厦门大学环境科学研究中心,厦门361005

摘要　　蓝细菌聚球藻(Synechococcus)是海洋浮游植物群落的优势组分,者和初级生产力的主要贡献者,的角色.之一,,、生化及系统发育研究等方面取得了一系列重要进展.,分析了目前的研究现状,.关键词　16SrRNA

迄今公布的首批海洋细菌基因组序列之一.通过对

聚球藻和原绿球藻基因组比较研究的结果表明:与原绿球藻相比,聚球藻能够完成更多的化学反应,更善于利用海洋中的有限资源因而较原绿球藻分布更广.基因组分析还发现聚球藻似乎能够利用一些有机化合物来做为合成氮和磷的原料,这一结果意味着人们也许要重新审视海洋中这些化合物的代谢方式.

由于聚球藻在海洋生态系统中占有重要地位,对其在自然海区的种群结构、种类组成、系统发育及与环境间的关系等生态学问题进行研究,一方面对于了解聚球藻在生态环境中及在生物地球化学过程中所起作用具有重要意义,另一方面对于研究全球气候变化、可再生能源技术开发和生物多样性保护等都有重要的应用价值.此外,由于聚球藻结构简单,遗传多样性和生理、生态型丰富,且较古菌(Archaea)、原绿球藻(Prochlorococcus)等易于培养,还使得聚球藻成为微型生物生态学研究的模式种.

传统的微型生物生态学研究方法主要是通过纯

1　聚球藻分子生态学研究的意义

占地球面积71%的海洋中生活着地球上80%的生物类群,其中超微型光合自养原核生物———聚球藻(Synechococcus)是海洋蓝细菌最主要的代表性类群之一,它发现于1979年,是一类超微型(0.5～2μm)球粒状光合自养原核生物[1,2].这类极微小的球形细胞容易通过它们所含的主要色素———藻红蛋白(PE)的荧光来鉴别.聚球藻广布于世界各大洋,其数量巨大,特别是在近岸水域数量丰富.在热带和温带海洋中的丰度通常在103～105个/mL[3],是超微型浮游生物中的优势组分.聚球藻是全球碳循环的主要参与者和初级生产力的主要贡献者之一.研究表明,地球海洋中的聚球藻和原绿球藻(Prochlorococcus,聚球藻的近缘种)每年要从大气中吸收约1×1010T碳,相当于海洋固定大气二氧化碳总量的三分之二.此外,聚球藻在海洋微食物网中生物量循环迅速,能量转换效率高,是微型浮游动物最重要的食物源之一[4].最近,聚球藻一个代表性菌株的全基因组序列也已得到破译[5],是

　2003212202收稿,2004203210收修改稿

　3国家自然科学基金(批准号:40176037,30170189,40232021),国家重点基础研究发展规划(批准号:G200078500)和中国博士后自然

科学基金资助项目

　33通讯作者,E2mail:jiao@xmu.edu.cn