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深海微生物的研究進(jìn)展范文第1篇

關(guān)鍵詞 微生物巖；絕滅事件；地質(zhì)轉(zhuǎn)折期

中圖分類號(hào)P588 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2011）54-0104-01

0 引言

在地質(zhì)歷史時(shí)期地球上大部分表面積被海水所覆蓋，因而大量發(fā)育海相地層。其中微生物巖在前寒武紀(jì)地層中大量發(fā)育，進(jìn)入顯生宙地層后海相記錄也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于陸相記錄。例如從泥盆紀(jì)末期的弗拉斯階到法門階再到石炭紀(jì)的迪南統(tǒng)，一系列集群滅絕之后，真正的骨架礁構(gòu)造有機(jī)體顯著地消失，而非骨架的泥質(zhì)為主的建造（泥丘）在這段地質(zhì)歷史間隔中間很普遍，對(duì)這些泥丘的研究就認(rèn)為微生物的活動(dòng)在其中發(fā)揮了非常重要的作用。顯然研究微生物的地質(zhì)歷史記錄有助于我們了解地球的演化、生物多樣性、古環(huán)境和古氣候變遷以及地質(zhì)轉(zhuǎn)折期的生物絕滅事件。

1 微生物巖概述

1.1 定義

微生物巖就是指由深海微生物群落和碎屑或者化學(xué)沉積物相互作用形成的一類巖石，主要包括微生物碳酸鹽、磷塊巖、硅質(zhì)巖、鐵質(zhì)巖等眾多類型，但各個(gè)地史時(shí)期主導(dǎo)類型并不一樣，因微生物碳酸巖研究的程度最深，下文主要以其進(jìn)行闡述。微生物巖并不同于一般的于生物有關(guān)的沉積物，她產(chǎn)出的環(huán)境并不僅僅局限于深海海域，在淺海環(huán)境和湖相沉積中也大量存在，同時(shí)它不是一般的殘骸的組成，一旦形成以后，構(gòu)成的主要骨架就成為二次粘結(jié)的場所。將他們和生物巖礁以及生物層礁相區(qū)分，微生物沉積建造被命名為微生物巖丘（巖礁）或者微生物巖鏡（均質(zhì)巖層或巖性體）。

1.2 分類

微生物巖分類因不同而標(biāo)準(zhǔn)劃分不同。按照沉積物的組成類型可以分為鈣質(zhì)及碳酸巖質(zhì)、磷塊巖質(zhì)、硅質(zhì)巖以及鐵質(zhì)。實(shí)際上也就是根據(jù)微生物巖的宏觀構(gòu)造、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、底棲微生物群落與沉積物之問的作用以及微生物巖在地層中發(fā)育方式和特點(diǎn)可將微生物巖分為

5種類型：1）疊層石；2）核形石；3）樹枝石；4）凝塊石；5）隱生石。根據(jù)微生物巖的宏觀產(chǎn)出狀態(tài)，建議用微生物巖礁和微生物巖層來與通常文獻(xiàn)中所用的生物礁和生物層相區(qū)別。但不同的學(xué)者對(duì)分類方案持不同的意見，Ring提出的方案并不包括核形石的四分方案，高建平等則認(rèn)為應(yīng)當(dāng)保留Burne的方案，而梅冥相則贊成微生物碳酸鹽巖的類型的六分方案。

1.3 形成過程

Burne認(rèn)為微生物巖的形成的過程主要包括捕獲和黏結(jié)碎屑沉積（形成生物粘結(jié)灰?guī)r）、非有機(jī)鈣化（形成微生物鈣華）以及由生物影響的鈣化（形成生物骨架灰?guī)r）三大過程。最后的過程可能是化學(xué)改造與光合作用相結(jié)合的產(chǎn)物，也可能是微生物含多糖鞘質(zhì)的晶體結(jié)核作用的結(jié)果。根據(jù)澳大利眼產(chǎn)出的一些現(xiàn)代疊層石，已出版的凝塊狀疊層石（以凝塊狀構(gòu)造為特征的微生物巖）和層狀疊層石區(qū)別估計(jì)顯示微生物巖既不總是由球菌為主的BMC（深海微生物群落）建造，也不由菌絲為主的BMC建造。盡管我們已經(jīng)觀察到現(xiàn)代凝塊狀疊層石建造的例子，在那里生物影響的碳酸巖化占主導(dǎo)作用；以及現(xiàn)在的層狀疊層石建造的例子，在那里對(duì)于陸源碎屑以及季節(jié)性的沉積物的捕獲和黏結(jié)作用占主導(dǎo)作用。

2 微生物巖的地層分布及其與生物絕滅的關(guān)系

地質(zhì)歷史時(shí)期微生物主要以微生物巖的形式大量的保存下來。在元古宙時(shí)期發(fā)育大量的微生物巖，隨著寒武紀(jì)生命大爆發(fā)，多細(xì)胞生命的多樣化，微生物在數(shù)量和多樣性上都存在明顯的衰減。晚奧陶紀(jì)生物絕滅事件后則出現(xiàn)了微生物繁盛的階段，在尺寸和數(shù)量上都有所增加，其持續(xù)的時(shí)間也比較長。隨后在晚泥盆紀(jì)弗拉期-法門期之交發(fā)生了顯生宙中的另外一次生物絕滅事件，使生物礁生態(tài)系中的后生骨骼動(dòng)物受到嚴(yán)重的影響，同時(shí)期則任表現(xiàn)為是微生物繁盛的過程。二疊-三疊生物大滅絕后發(fā)育大量的微生物巖，并大多數(shù)發(fā)育在淺水環(huán)境中，。由上可見在每次生物絕滅事件之后微生物巖都陸續(xù)出現(xiàn)，顯然微生物巖的出現(xiàn)與重大地質(zhì)歷史轉(zhuǎn)折事件是密不可分的，因二疊-三疊微生物巖是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，下面主要以二疊-三疊之交的絕滅事件來進(jìn)行探討。

越來越多的研究表明二疊-三疊鈣質(zhì)微生物巖在全球廣泛分布，并大部分都發(fā)育于低緯度的淺水海洋環(huán)境，向深水區(qū)很快殲滅，并且大多數(shù)位于二疊-三疊界線之后。這充分說明微生物巖在不僅在空間上具有廣泛性，而且具有等時(shí)性。在我國華南地區(qū)，Lehrmann于1999年就報(bào)道了鈣質(zhì)微生物層，相繼在川東、廣西太平發(fā)現(xiàn)類似的沉積建造。王永標(biāo)等在鄂東南報(bào)道的微生物巖產(chǎn)在二疊-三疊界線之上，同時(shí)Palaeofusulina sp等也在鈣質(zhì)微生物巖中發(fā)現(xiàn)了Hindeodus parvus 化石，即處于界線處。Xie等同過對(duì)GSSP煤山剖面生物標(biāo)志化合物的檢測發(fā)現(xiàn)多細(xì)胞生物大量減少的同時(shí)藍(lán)細(xì)菌則是繁盛的，繼而結(jié)合同位素的指標(biāo)提出兩幕式的觀點(diǎn)，這一觀點(diǎn)現(xiàn)被很多學(xué)者所采用。Kershaw通過對(duì)我國華南PT界線微生物巖的研究提出海平面處于上升的階段，這和大部分學(xué)者得出的結(jié)果相符合。由大量的實(shí)例可以看出微生物的繁盛很有可能和多細(xì)胞生命的減少有關(guān)，但具體機(jī)制探討的任不深入。

3 結(jié)論

微生物巖在地質(zhì)記錄中廣泛分布，尤其是在地質(zhì)轉(zhuǎn)折期微生物巖記錄了很多重要的信息，在其期間微生物巖的繁盛是地球環(huán)境急劇突變的時(shí)期，也是環(huán)境修復(fù)調(diào)整的時(shí)期，通過對(duì)微生物組成結(jié)構(gòu)、成因分析以及和生物絕滅事件聯(lián)系起來的研究分析必然對(duì)了解地質(zhì)歷史轉(zhuǎn)折期生命與環(huán)境的協(xié)同演化有著重要的意義，是再造古地理古氣候的重要線索，是了解不同圈層相互作用的良好載體，同時(shí)對(duì)于現(xiàn)代生物多樣性危機(jī)導(dǎo)致微生物巖的繁盛對(duì)于我們重新思考人類和生態(tài)之間的平衡有一定的啟示。

參考文獻(xiàn)

[1]梅冥相，孟慶芬，劉智榮.微生物形成的原生沉積構(gòu)造研究進(jìn)展綜述[J].古地理學(xué)報(bào)，2007，9(4).

深海微生物的研究進(jìn)展范文第2篇

關(guān)鍵詞 海洋生物技術(shù)

發(fā)展展望

近10年來，由于海洋在沿海國家可持續(xù)發(fā)展中的戰(zhàn)略地位日益突出，以及人類對(duì)海洋環(huán)境特殊性和海洋生物多樣性特征的認(rèn)識(shí)不斷深入，海洋生物資源多層面的開發(fā)利用極大地促進(jìn)了海洋生物技術(shù)研究與應(yīng)用的迅速發(fā)展。1989年首屆國際海洋生物技術(shù)大會(huì)（以下簡稱MPS大會(huì)）在日本召開時(shí)僅有幾十人參加，而1997年第四屆IMBC大會(huì)在意大利召開時(shí)參加入數(shù)達(dá)1000多人?，F(xiàn)在IMBC會(huì)議已成為全球海洋生物技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志，出現(xiàn)了火紅的局面?！禝MBC 2000》在澳大利亞剛剛開過，《IMBC 2003》的籌備工作在日本已經(jīng)開始，以色列為了舉辦們《IMBC 2006》早早作了宣傳，并爭到了舉辦權(quán)。每3年一屆的IMBC不僅吸引了眾多高水平的專家學(xué)者前往展示與交流研究成果，探討新的研究發(fā)展方向，同時(shí)也極大地推動(dòng)了區(qū)域海洋生物技術(shù)研究的發(fā)展進(jìn)程。在各大洲，先后成立了區(qū)域性學(xué)術(shù)交流組織，如亞太海洋生物技術(shù)學(xué)會(huì)、歐洲海洋生物技術(shù)學(xué)會(huì)和泛美海洋生物技術(shù)協(xié)會(huì)等。各國還組建了一批研究中心，其中比較著名的為美國馬里蘭大學(xué)海洋生物技術(shù)中心、加州大學(xué)圣地亞哥分校海洋生物技術(shù)和環(huán)境中心，康州大學(xué)海洋生物技術(shù)中心，挪威貝爾根大學(xué)海洋分子生物學(xué)國際研究中心和日本海洋生物技術(shù)研究所等。這些學(xué)術(shù)組織或研究中心不斷舉辦各種專題研討會(huì)或工作組會(huì)議研究討論富有區(qū)域特色的海洋生物技術(shù)問題。1998年在歐洲海洋生物技術(shù)學(xué)會(huì)、日本海洋生物技術(shù)學(xué)會(huì)和泛美海洋生物技術(shù)協(xié)會(huì)的支持下，原《海洋生物技術(shù)雜志》與《分子海洋生物學(xué)和生物技術(shù)》合刊為《海洋生物技術(shù)》學(xué)報(bào)（以下簡稱MB T），現(xiàn)在它已成為一份具有權(quán)威性的國際刊物。海洋生物技術(shù)作為一個(gè)新的學(xué)科領(lǐng)域已明確被定義為“海洋生命的分子生物學(xué)如細(xì)胞生物學(xué)及其它的技術(shù)應(yīng)用”。

為了適應(yīng)這種快速發(fā)展的形勢，美國、日本、澳大利亞等發(fā)達(dá)國家先后制定了國家發(fā)展計(jì)劃，把海洋生物技術(shù)研究確定為21世紀(jì)優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。1996年，中國也不失時(shí)機(jī)地將海洋生物技術(shù)納入國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃），為今后的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。不言而喻，迄今海洋生物技術(shù)不僅成為海洋科學(xué)與生物技術(shù)交叉發(fā)展起來的全新研究領(lǐng)域，同時(shí)，也是21世紀(jì)世界各國科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要內(nèi)容并將顯示出強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭和巨大應(yīng)用潛力。

1．發(fā)展特點(diǎn)

表1和表2列出的資料大體反映了當(dāng)前海洋生物技術(shù)研究發(fā)展的主要特點(diǎn)。

1.1加強(qiáng)基礎(chǔ)生物學(xué)研究是促進(jìn)海洋生物技術(shù)研究發(fā)展的重要基石

海洋生物技術(shù)涉及到海洋生物的分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、生殖生物學(xué)、遺傳學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)，乃至生物多樣性和海洋生態(tài)學(xué)等廣泛內(nèi)容，為了使其發(fā)展有一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，研究者非常重視相關(guān)的基礎(chǔ)研究。在《IMBC 2000》會(huì)議期間，當(dāng)本文作者詢問一位資深的與會(huì)者：本次會(huì)議的主要進(jìn)步是什么？他毫不猶豫的回答：分子生物學(xué)水平的研究成果增多了。事實(shí)確實(shí)如此。近期的研究成果統(tǒng)計(jì)表明，海洋生物技術(shù)的基礎(chǔ)研究更側(cè)重于分子水平的研究，如基因表達(dá)、分子克隆、基因組學(xué)、分子標(biāo)記、海洋生物分子、物質(zhì)活性及其化合物等。這些具有導(dǎo)向性的基礎(chǔ)研究，對(duì)今后的發(fā)展將有重要影。

1.2推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是海洋生物技術(shù)應(yīng)用的主要方面

目前，應(yīng)用海洋生物技術(shù)推動(dòng)海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要聚焦在水產(chǎn)養(yǎng)殖和海洋天然產(chǎn)物開發(fā)兩個(gè)方面，這也是海洋生物技術(shù)研究發(fā)展勢頭強(qiáng)勁。充滿活力的原因所在。在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面，提高重要養(yǎng)殖種類的繁殖、發(fā)育、生長和健康狀況，特別是在培育品種的優(yōu)良性狀、提高抗病能力方面已取得令人鼓舞的進(jìn)步，如轉(zhuǎn)生長激素基因魚的培育、貝類多倍體育苗、魚類和甲殼類性別控制、疾病檢測與防治、DNA疫苗和營養(yǎng)增強(qiáng)等；在海洋天然產(chǎn)物開發(fā)方面，利用生物技術(shù)的最新原理和方法開發(fā)分離海洋生物的活性物質(zhì)、測定分子組成和結(jié)構(gòu)及生物合成方式、檢驗(yàn)生物活性等，已明顯地促進(jìn)了海洋新藥、酶、高分子材料、診斷試劑等新一代生物制品和化學(xué)品的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。轉(zhuǎn)貼于

表1 近期IMBC大會(huì)研討的主要內(nèi)容

表2 近期IMBC大會(huì)和《Marine Biotechnology》學(xué)報(bào)論文統(tǒng)計(jì)表

1.3保證海洋環(huán)境可持續(xù)利用是海洋生物技術(shù)研究應(yīng)用的另一個(gè)重要方面

利用生物技術(shù)保護(hù)海洋環(huán)境、治理污染，使海洋生態(tài)系統(tǒng)生物生產(chǎn)過程更加有效是一個(gè)相對(duì)比較新的應(yīng)用發(fā)展領(lǐng)域，因此，無論是從技術(shù)開發(fā)，還是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度看，它都有巨大的潛力有待挖掘出來。目前已涉及到的研究主要包括生物修復(fù)（如生物降解和富集、固定有毒物質(zhì)技術(shù)等）、防生物附著、生態(tài)毒理、環(huán)境適應(yīng)和共生等。有關(guān)國家把“生物修復(fù)”作為海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)及其產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要生物工程手段，美國和加拿大聯(lián)合制定了海洋環(huán)境生物修復(fù)計(jì)劃，推動(dòng)該技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

1.4與海洋生物技術(shù)發(fā)展有關(guān)的海洋政策始終是公眾關(guān)注的問題

其中海洋生物技術(shù)的發(fā)展策略、海洋生物技術(shù)的專利保護(hù)、海洋生物技術(shù)對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展的重要性、轉(zhuǎn)基因種類的安全性及控制問題、海洋生物技術(shù)與生物多樣性關(guān)系以及海洋環(huán)境保護(hù)等方面的政策、法規(guī)的制定與實(shí)施倍受關(guān)注。

2. 重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域

當(dāng)前，國際海洋生物技術(shù)的重點(diǎn)研究發(fā)展領(lǐng)域主要包括如下幾個(gè)方面：

2.1發(fā)育與生殖生物學(xué)基礎(chǔ)

弄清海洋生物胚胎發(fā)育、變態(tài)、成熟及繁殖各個(gè)環(huán)節(jié)的生理過程及其分子調(diào)控機(jī)理，不僅對(duì)于闡明海洋生物生長、發(fā)育與生殖的分子調(diào)控規(guī)律具有重要科學(xué)意義，而且對(duì)于應(yīng)用生物技術(shù)手段，促進(jìn)某種生物的生長發(fā)育及調(diào)控其生殖活動(dòng)，提高水產(chǎn)養(yǎng)殖的質(zhì)量和產(chǎn)量具有重要應(yīng)用價(jià)值。因此，這方面的研究是近年來海洋生物技術(shù)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一。主要包括：生長激素、生長因子、甲狀腺激素受體、促性腺激素、促性腺激素釋放激素、生長一催乳激素、滲透壓調(diào)節(jié)激素、生殖抑制因子、卵母細(xì)胞最后成熟誘導(dǎo)因子、性別決定因子和性別特異基因等激素和調(diào)節(jié)因子的基因鑒定、克隆及表達(dá)分析，以及魚類胚胎于細(xì)胞培養(yǎng)及定向分化等。

2.2基因組學(xué)與基因轉(zhuǎn)移

隨著全球性基因組計(jì)劃尤其是人類基因組計(jì)劃的實(shí)施，各種生物的結(jié)構(gòu)基因組和功能基因組研究成為生命科學(xué)的重點(diǎn)研究內(nèi)容，海洋生物的基因組研究，特別是功能基因組學(xué)研究自然成為海洋生物學(xué)工作者研究的新熱點(diǎn)。目前的研究重點(diǎn)是對(duì)有代表性的海洋生物（包括魚、蝦、貝及病原微生物和病毒）基因組進(jìn)行全序列測定，同時(shí)進(jìn)行特定功能基因，如藥物基因、酶基因、激素多肽基因、抗病基因和耐鹽基因等的克隆和功能分析。在此基礎(chǔ)上，基因轉(zhuǎn)移作為海洋生物遺傳改良、培育快速生長和抗逆優(yōu)良品種的有效技術(shù)手段，已成為該領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)研究發(fā)展的重點(diǎn)。近幾年研究重點(diǎn)集中在目標(biāo)基因篩選，如抗病基因、胰島素樣生長因子基因及綠色熒光蛋白基因等作為目標(biāo)基因；大批量、高效轉(zhuǎn)基因方法也是基因轉(zhuǎn)移研究的重點(diǎn)方面，除傳統(tǒng)的顯微注射法、基因槍法和攜帶法外，目前已發(fā)展了逆轉(zhuǎn)錄病毒介導(dǎo)法，電穿孔法，轉(zhuǎn)座子介導(dǎo)法及胚胎細(xì)胞介導(dǎo)法等。

2.3病原生物學(xué)與免疫

隨著海洋環(huán)境逐漸惡化和海水養(yǎng)殖的規(guī)?；l(fā)展，病害問題已成為制約世界海水養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的瓶頸因子之一。開展病原生物（如細(xì)菌、病毒等）致病機(jī)理、傳播途徑及其與宿主之間相互作用的研究，是研制有效防治技術(shù)的基礎(chǔ)；同時(shí)，開展海水養(yǎng)殖生物分子免疫學(xué)和免疫遺傳學(xué)的研究，弄清海水魚、蝦、貝類的免疫機(jī)制對(duì)于培育抗病養(yǎng)殖品種、有效防治養(yǎng)殖病害的發(fā)生具有重要意義。因此，病原生物學(xué)與免疫已成為當(dāng)前海洋生物技術(shù)的重點(diǎn)研究領(lǐng)域之一，重點(diǎn)是病原微生物致病相關(guān)基因、海洋生物抗病相關(guān)基因的篩選、克隆，海洋無脊椎動(dòng)物細(xì)胞系的建立、海洋生物免疫機(jī)制的探討、DNA疫苗研制等。

2.4生物活性及其產(chǎn)物轉(zhuǎn)貼于

海洋生物活性物質(zhì)的分離與利用是當(dāng)今海洋生物技術(shù)的又一研究熱點(diǎn)。現(xiàn)人研究表明，各種海洋生物中都廣泛存在獨(dú)特的化合物，用來保護(hù)自己生存于海洋中。來自不同海洋生物的活性物質(zhì)在生物醫(yī)學(xué)及疾病防治上顯示出巨大的應(yīng)用潛力，如海綿是分離天然藥物的重要資源。另外，有一些海洋微生物具有耐高溫或低溫、耐高壓、耐高鹽和財(cái)?shù)蜖I養(yǎng)的功能，研究開發(fā)利用這些具特殊功能的海洋極端生物可能獲得陸地上無法得到的新的天然產(chǎn)物，因而，對(duì)極端生物研究也成為近年來海洋生物技術(shù)研究的重點(diǎn)方面。這一領(lǐng)域的研究重點(diǎn)包括抗腫瘤藥物、工業(yè)酶及其它特殊用途酶類、極端微生物定功能基因的篩選、抗微生物活性物質(zhì)、抗生殖藥物、免疫增強(qiáng)物質(zhì)、抗氧化劑及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等。

2.5海洋環(huán)境生物技術(shù)

該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)是海洋生物修復(fù)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。生物修復(fù)技術(shù)是比生物降解含義更為廣泛，又以生物降解為重點(diǎn)的海洋環(huán)境生物技術(shù)。其方法包括利用活有機(jī)體、或其制作產(chǎn)品降解污染物，減少毒性或轉(zhuǎn)化為無毒產(chǎn)品，富集和固定有毒物質(zhì)（包括重金屬等），大尺度的生物修復(fù)還包括生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)調(diào)控等。應(yīng)用領(lǐng)域包括水產(chǎn)規(guī)?；B(yǎng)殖和工廠化養(yǎng)殖、石油污染、重金屬污染、城市排污以及海洋其他廢物（水）處理等。目前，微生物對(duì)環(huán)境反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制、降解過程的生化機(jī)理、生物傳感器、海洋微生物之間以及與其它生物之間的共生關(guān)系和互利機(jī)制，抗附著物質(zhì)的分離純化等是該領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。

3.前沿領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展

3.1發(fā)育與生殖調(diào)控

應(yīng)用GIH（性腺抑制激素）和GSH（性腺刺激激素）等激素調(diào)控甲殼類動(dòng)物成熟和繁殖的技術(shù)[1]，研究了甲狀腺激素在金紹生長和發(fā)育中的調(diào)控作用，發(fā)現(xiàn)甲狀腺激素受體mRNA水平在大腦中最高，在肌肉中最低，而在肝、腎和鰓中表達(dá)水平中等，表明甲狀腺素受體在成體金銀腦中起著重要作用[1]，對(duì)海鞘的同源框（Homeobox）基因進(jìn)行了鑒定，分離到30個(gè)同源框基因[1]，建立了青鳉的同源框（Homeobox）基因[1]，建立了青鳉胚胎干細(xì)胞系并通過細(xì)胞移植獲得了嵌合體青鳉[1]，建立了虹鱒原始生殖細(xì)胞培養(yǎng)物并分離出Vasa基因[2]，進(jìn)行斑節(jié)對(duì)蝦生殖抑制激素的分離與鑒定[2]，應(yīng)用受體介導(dǎo)法篩選GnRH類似物，用于魚類繁殖[2]，建立了海綿細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，用于進(jìn)行藥物篩選[2]，建立了將海膽胚胎作為研究基因表達(dá)的模式系統(tǒng)[2]，通過基因轉(zhuǎn)移開展了海膽胚胎工程的研究[2]，研究了人葡糖轉(zhuǎn)移酶和大鼠已糖激酶cDNA在虹鱒胚胎中的表達(dá)［3］，建立了通過細(xì)胞周期蛋白依賴的激酶活性測定海水魚苗細(xì)胞增殖速率的方法[3]，研究了幾丁質(zhì)酶基因在斑節(jié)對(duì)蝦蛻皮過程中的表達(dá)［4］，從海參分離出同源框基因，并進(jìn)行了序列的測定[4]。

3.2功能基因克隆

建立了牙鲆肝臟和脾臟mRN A的表達(dá)序列標(biāo)志，從深海一種耐壓細(xì)菌中分離到壓力調(diào)節(jié)的操縱子，從大西洋鮭分離到雌激素受體和甲狀腺素受體基因，從挪威對(duì)蝦中分離到性腺抑制激素基因[1]；將DNA微陣列技術(shù)在海綿細(xì)胞培養(yǎng)上進(jìn)行了應(yīng)用，構(gòu)建了班節(jié)對(duì)蝦遺傳連鎖圖譜，建立了海洋紅藻EST，從海星卵母細(xì)胞中分離出成熟蛋白酶體的催化亞基，初步表明硬骨頭魚類IGF－I原E一肽具有抗腫瘤作用[2]；構(gòu)建了海洋酵母De—baryomyces hansenii的質(zhì)粒載體，從鯉魚血清中分離純化出蛋白酶抑制劑，從蘭蟹血細(xì)胞中分離到一種抗菌肽樣物質(zhì)，從紅鮑分離到一種肌動(dòng)蛋白啟動(dòng)子，發(fā)現(xiàn)依賴于細(xì)胞周期的激酶活性可用作海洋魚類苗種細(xì)胞增殖的標(biāo)記，克隆和定序了鰻魚細(xì)胞色素P4501A cD－NA，通過基因轉(zhuǎn)移方法分析了鰻細(xì)胞色素P450IAI基因的啟動(dòng)子區(qū)域，分離和克隆了鰻細(xì)胞色素P450IAI基因，建立了適宜于溝紹遺傳作圖的多態(tài)性EST標(biāo)記，構(gòu)建了黃蓋鰈EST數(shù)據(jù)庫并鑒定出了一些新基因，建立了班節(jié)對(duì)蝦一些組織特異的EST標(biāo)志，從經(jīng)Hirame Rhabdovirus病毒感染的牙鲆淋巴細(xì)胞 EST中分離出596個(gè) cDNA克隆[3]；用PCR方法克隆出一種自體受精雌雄同體魚類的?一肌動(dòng)蛋白基因，從金鯛cDNA文庫中分離出多肽延伸因子EF－2CDNA克隆，在湖鱒基因組中發(fā)現(xiàn)了TC1樣轉(zhuǎn)座子元件[4]；鑒定和克隆出的基因包括：南美白對(duì)蝦抗菌肽基因、牡蠣變應(yīng)原（allergen）基因、大西洋鰻和大西洋鮭抗體基因、虹鱒Vasa基因、青鳉P53基因組基因、雙鞭毛藻類真核啟始因子5A基因、條紋鱸GtH（促性腺激素）受體cDNA、鮑肌動(dòng)蛋白基因、藍(lán)細(xì)菌丙酮酸激酶基因、鯉魚視紫紅質(zhì)基因調(diào)節(jié)系列以及牙鲆溶菌酶基因等［1—4］。

3.3基因轉(zhuǎn)移

分離克隆了大馬哈魚IGF基因及其啟動(dòng)子，并構(gòu)建了大馬哈魚IGF（胰島素樣生長因子）基因表達(dá)載體[1]。通過核定位信號(hào)因子提高了外源基因轉(zhuǎn)移到斑馬魚卵的整合率[1]，建立了快速生長的轉(zhuǎn)基因羅非魚品系并進(jìn)行了安全性評(píng)價(jià)；對(duì)轉(zhuǎn)基因羅非魚進(jìn)行了三倍體誘導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)三倍體轉(zhuǎn)基因羅非魚盡管生長不如轉(zhuǎn)基因二倍體快，但優(yōu)于未轉(zhuǎn)基因的二倍體魚，同時(shí)，轉(zhuǎn)基因三倍體雌魚是完全不育的，因而具有推廣價(jià)值[2]；研究了超聲處理促進(jìn)外源DNA與金鯛結(jié)合的技術(shù)方法，將GFP作為細(xì)胞和生物中轉(zhuǎn)基因表達(dá)的指示劑；表明轉(zhuǎn)基因溝鯰比對(duì)照組生長快33％，且轉(zhuǎn)基因魚逃避敵害的能力較差，因而可以釋放到自然界中，而不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成大的危害[3]；應(yīng)用GFP作為遺傳標(biāo)記研究了斑馬魚轉(zhuǎn)基因的條件優(yōu)化和表達(dá)效率[3]；在抗病基因工程育種方面，構(gòu)建了海洋生物抗菌肽及溶菌酶基因表達(dá)載體并進(jìn)行了基因轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)[2]；在轉(zhuǎn)基因研究的種類上，目前已從經(jīng)濟(jì)養(yǎng)殖魚類逐步擴(kuò)展到養(yǎng)殖蝦、貝類及某些觀賞魚類[2.3]。通過基因槍法將外源基因轉(zhuǎn)到虹鱒肌肉中獲得了穩(wěn)定表達(dá)[4]。

3.4分子標(biāo)記技術(shù)與遺傳多樣性

研究了將魚類基因內(nèi)含子作為遺傳多樣性評(píng)價(jià)指標(biāo)的可行性，應(yīng)用SSCP和定序的方法研究了大西洋和地中海幾種海洋生物的遺傳多樣性[1]。研究了南美白對(duì)蝦消化酶基因的多態(tài)性[1]；利用寄生性原生動(dòng)物和有毒甲藻基因組DNA的間隔區(qū)序列作標(biāo)記檢測環(huán)境水體中這些病原生物的污染程度，應(yīng)用18S和5.8 S核糖體RNA基因之間的第一個(gè)內(nèi)部間隔區(qū)(ITC—1)序列作標(biāo)記進(jìn)行甲殼類生物種間和種內(nèi)遺傳多樣性研究[2]；研究了斑節(jié)對(duì)蝦三個(gè)種群的線粒體DNA多態(tài)性，用PCR技術(shù)鑒定了夏威夷Gobioid苗的種類特異性。通過測定內(nèi)含子序列揭示了南美白對(duì)蝦的種內(nèi)遺傳多樣性，采用同功酶、微衛(wèi)星DNA及RAPD標(biāo)記對(duì)褐鱒不同種群的遺傳變異進(jìn)行了評(píng)價(jià)，在平魚鑒定并分離出12種微衛(wèi)星DNA，在美國加州魷魚上發(fā)現(xiàn)了高度可變的微衛(wèi)星DNA[3]；弄清了一種深水魚類（Gonostoma gracile）線粒體基因組的結(jié)構(gòu)，并發(fā)現(xiàn)了硬骨魚類 tRNA基因重組的首個(gè)實(shí)例，測定了具有重要商業(yè)價(jià)值的海水輪蟲的衛(wèi)星DNA序列，用RAPD技術(shù)在大鯪鲆和鰨魚篩選到微衛(wèi)星重復(fù)片段，從多毛環(huán)節(jié)動(dòng)物上分離出高度多態(tài)性的微衛(wèi)星DNA，用RAPD技術(shù)研究了泰國東部泥蟹的遺傳多樣性[3]；用AFLP方法分析了母性遺傳物質(zhì)在雌核發(fā)育條紋鱸基因組中的貢獻(xiàn)[4]。

3.5 DNA疫苗及疾病防治

構(gòu)建了抗魚類壞死病毒的 DNA疫苗[1]；開展了虹鱒IHNV DNA疫苗構(gòu)建及防病的研究，表明用編碼IHNV糖蛋白基因的DNA疫苗免疫虹鱒，誘導(dǎo)了非特異性免疫保護(hù)反應(yīng)，證明DNA免疫途徑在魚類上的可行性，從虹鱒細(xì)胞系中鑒定出經(jīng)干擾素可誘導(dǎo)的蛋白激酶[2]；建立了養(yǎng)殖對(duì)蝦病毒病原檢測的ELISA試劑盒，用PCR等分子生物學(xué)技術(shù)鑒定了蝦類的病毒性病原，將魚類的非特異性免疫指標(biāo)用于海洋環(huán)境監(jiān)控，研究了抗病基因轉(zhuǎn)移提高鯛科魚類抗病力的可行性，研究了蛤類唾液酸凝集素的抗菌防御反映[2]；研究了一種海洋生物多糖及其衍生物的抗病毒活性[3]；建立了測定牡蠣病原的PCR—ELISA方法[3]；研究了Latrunculin B毒素在紅海綿體內(nèi)的免疫定位[4]。

3.6生物活性物質(zhì)

從海藻中分離出新的抗氧化劑[1]，建立了大量生產(chǎn)生物活性化合物的海藻細(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù)，建立了通過海綿細(xì)胞體外培養(yǎng)制備抗腫瘤化合物的方法[1]；從不同生物（如對(duì)蝦和細(xì)菌）中鑒定分離出抗微生物肽及其基因，從魚類水解產(chǎn)物中分離出可用作微生物生長底物的活性物質(zhì)，海洋生物中存在的抗附著活性物質(zhì)，用血管生成抑制劑作為抗受孕劑，從蟹和蝦體內(nèi)提取免疫激活劑，從海洋藻類和藍(lán)細(xì)菌中純化光細(xì)菌致死化合物，海星抽提物在小鼠上表現(xiàn)出批精細(xì)胞形成的作用，從海洋植物Zostera marina分離出一種無毒的抗附著活性化合物，從海綿和海鞘抽提物分離出抗腫瘤化合物，開發(fā)了珊瑚變態(tài)天然誘導(dǎo)劑，從海膽中分離出一種抗氧化的新藥，在海洋雙鞭毛藻類植物中鑒定出長碳鏈高度不飽和脂肪酸（C28），表明海洋真菌是分離抗微生物肽等生物活性化合物的理想來源[2]；發(fā)現(xiàn)海洋假單胞桿菌的硫酸多糖及其衍生物具有抗病毒活性，從硬殼蛤分離出谷光甘肽一S一轉(zhuǎn)移酶，從鯉血清中分離出絲氨酸蛋白酶抑制劑，從海綿中分離出氨激脯氨酸二肽酶，從一種珊瑚分離出具DNA酶樣活性的物質(zhì)，建立了開放式海綿養(yǎng)殖系統(tǒng)，為生物活性物質(zhì)的大量制備提供了充足的海綿原料[3]；從蝦肌水解產(chǎn)物中分離到抗氧化肽物質(zhì)[4]；從一種海洋細(xì)菌中分離純化出N一乙酸葡糖胺一6一磷酸脫乙酸酶[4]。

3.7生物修復(fù)、極端微生物及防附著

研究了轉(zhuǎn)重金屬硫蛋白基因藻類對(duì)海水環(huán)境中重金屬的吸附能力，表明明顯大于野生藻類[1]，研究了石油降解微生物在修復(fù)被石油污染的海水環(huán)境上的可療性及應(yīng)用潛力[1]；研究了海洋磁細(xì)菌在去除和回收海水環(huán)境中重金屬上的應(yīng)用潛力[1]；用Bacillus清除養(yǎng)魚場污水中的氮，用分子技術(shù)篩選作為海水養(yǎng)殖餌料的微藻，開發(fā)了六價(jià)鉻在生物修復(fù)上的應(yīng)用潛力，分離出耐冷的癸烷降解細(xì)菌，研究了海洋環(huán)境中多芳香化烴的微生物降解技術(shù)[2]；從噬鹽細(xì)菌分離出滲透壓調(diào)節(jié)基因，并生產(chǎn)了重組Ectoine（滲透壓調(diào)節(jié)因子），從2650米的深海分離到一種耐高溫的細(xì)菌，這種細(xì)菌可用來分離耐高溫和熱穩(wěn)定的酶，在耐高溫的archaea發(fā)現(xiàn)了D型氨基酸和無氧氨酸消旋酶，測定了3種海洋火球菌的基因組DNA序列，借助于CROSS／BLAST分析進(jìn)行了特定功能基因的篩選，從海底沉積物、海水和北冰洋收集了1000多種噬冷細(xì)菌，并從這些細(xì)菌中分離到多種冷適應(yīng)的酶[2]；建立了一種測定藤壺附著誘導(dǎo)物質(zhì)的簡單方法，研究了Chlorophyta和共生細(xì)菌之間附著所必需的形態(tài)上相互作用，研究了珊瑚抗附著物質(zhì)（dterpene）類似物的抗附著和麻醉作用[3]；分析了海岸環(huán)境中污著的起始過程，并對(duì)沉積物和附著物的影響進(jìn)行了檢測[4]。

4．展望與建議

深海微生物的研究進(jìn)展范文第3篇

1脂類

1.1多烯炔類成分

Aratake等[2]從印度尼西亞海綿Haliclonasp.中分離得到一種多元不飽和溴代脂肪酸6-bromo-icosa-3Z,5E,8Z,13E,15E-pentaene-11,19-diynoicacid（1），并通過核磁數(shù)據(jù)確定了其結(jié)構(gòu)。將分離得到的該化合物純化后進(jìn)行細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，研究表明其對(duì)NBT-T2大鼠膀胱上皮細(xì)胞有細(xì)胞毒性，半數(shù)抑制濃度（IC50）值為36μg/mL。Watanabe等[3]從Strongylophora屬海綿中分離得到3個(gè)多烯炔類成分strongylodiolA、B、C，它們對(duì)Molt-4腫瘤細(xì)胞有非常顯著的細(xì)胞毒活性，IC50值分別為0.35、0.85、0.80μg/mL。

1.2過氧化物

Plakinidae類過氧化物在海綿中比較常見，該類成分在C-3、6位存在過氧橋，同時(shí)在C-3、4、6位有烷基鏈取代。Ernesto等[4]從中國南海簡易扁板海綿Plakortissimplex中分離得到plakortideH（2）、I、J，運(yùn)用波譜學(xué)和化學(xué)的方法解析了其平面結(jié)構(gòu)，并利用改良的Mosher法確定C-3、4、6手性位點(diǎn)的絕對(duì)構(gòu)型。plakortideH、I、J對(duì)鼠纖維肉瘤細(xì)胞WEHI164顯示出較強(qiáng)的活性，其IC50值分別為7.1、9.5、8.2μg/mL。并闡述了該類化合物的構(gòu)效關(guān)系，認(rèn)為過氧環(huán)是其具有細(xì)胞毒活性的活性位點(diǎn)，若過氧環(huán)被破壞，其細(xì)胞毒活性則會(huì)消失。Dai等[5]通過活性篩選及分離手段從海綿Diacarnuslevii中分離得到4種結(jié)構(gòu)新穎的norsesterterpene過氧化物diacarnoxidesA～D，其中diacarnoxideB（3）顯示出顯著的活性，可以抑制低氧狀態(tài)下腫瘤細(xì)胞的生長。海綿中分離得到的脂類化合物的結(jié)構(gòu)見圖1。

2大環(huán)內(nèi)酯類

來自海綿的大環(huán)內(nèi)酯類化合物結(jié)構(gòu)新穎、藥理活性多樣，其已經(jīng)引起越來越多的海洋藥物研究人員的關(guān)注。Johnson等[6]從海綿Cacospongiamycofijiensis中分離得到大環(huán)內(nèi)酯類聚酮化合物fijianolidesA（4）、B（5），及6種新型的fijianolidesD～I(xiàn)。fijianolidesA、B具有類似于紫杉醇的微管穩(wěn)定作用，其中fijianolidesB的作用強(qiáng)于fijianolidesA，且在嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷（SCID）小鼠腫瘤細(xì)胞體內(nèi)評(píng)價(jià)中發(fā)現(xiàn)：fijianolidesB可持續(xù)阻斷HCT-116腫瘤細(xì)胞的生長長達(dá)28d。fijianolidesD～I(xiàn)在體外實(shí)驗(yàn)中也顯示了一定的抗HCT-116和MDA-MB-435細(xì)胞系活性，其中fijianolidesE、H可以阻斷細(xì)胞的有絲分裂。Chevallier等[7]從巴布亞新及利亞海綿Irciniasp.中分離得到一種有強(qiáng)細(xì)胞毒性的大環(huán)內(nèi)脂類化合物tedanolideC及其類似物。體外試驗(yàn)表明該化合物對(duì)HCT-116細(xì)胞有強(qiáng)的細(xì)胞毒性，從細(xì)胞周期分析中發(fā)現(xiàn)其可使細(xì)胞分裂停留在S期。Singh等[8]從新西蘭海綿Mycalehentscheli中分離得到亞微克級(jí)的大環(huán)內(nèi)酯類化合物pelorusideA、B。其中pelorusideB可以促進(jìn)微管的聚合，同紫杉醇一樣可以阻斷細(xì)胞的有絲分裂在G2期。

3肽類

在近30年中，研究人員從海綿中發(fā)現(xiàn)了大量結(jié)構(gòu)新穎且藥理活性強(qiáng)的肽類成分，部分化合物結(jié)構(gòu)見圖3。海綿肽類化合物的研究能夠取得如此大的進(jìn)展，主要有以下幾個(gè)原因：（1）制備型高效液相色譜等分離純化技術(shù)的快速發(fā)展與應(yīng)用；（2）結(jié)構(gòu)54132鑒定方面，波譜解析技術(shù)的進(jìn)展，特別是2D-NMR和質(zhì)譜等技術(shù)在海洋肽類結(jié)構(gòu)測定方面的巨大推動(dòng)作用。很多海綿環(huán)肽類成分由于N-端的封閉、β-或γ-氨基酸殘基以及D-型氨基酸等新氨基酸存在，已經(jīng)不能通過Edman降解來獲取氨基酸序列的分析結(jié)果；（3）手性分離技術(shù)的發(fā)展，使研究人員能夠用極少量的樣品就可以確定某一氨基酸的絕對(duì)構(gòu)型。Ebada等[9]從印度尼西亞的加里曼丹島海綿Jaspissplendens中分離得到化合物jaspamide（6）和其兩個(gè)衍生物jaspamideQ、R。通過1D和2DNMR核磁數(shù)據(jù)、質(zhì)譜分析比較得到了jaspamide的準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)。jaspamideQ、R可以抑制小鼠淋巴瘤L5178Y細(xì)胞的增殖，IC50值＜0.1μg/mL。Plaza等[10]從帕勞群島深水水域海綿Theonellaswinhoei中分離得到3種新的類似于anabaenopeptin的多肽類化合物paltolidesA、B、C。paltolidesA、B、C在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中并沒有顯示出抗HIV-1活性或細(xì)胞毒性，但在亞微摩爾級(jí)顯示出對(duì)羧肽酶的選擇性抑制。Plaza等[11]從海綿Siliquariaspongiamirabilis中分離得到6種新的環(huán)肽化合物，它們分屬于celebesidesA、B、C（7～9）和theopapuamidesB、C、D。celebesidesA在單輪傳染性實(shí)驗(yàn)中抗HIV-1活性的IC50值為（1.9±0.4）μg/mL，而在非磷酸化的模擬實(shí)驗(yàn)中，celebesidesA即使在50μg/mL這樣的高濃度下仍無活性。theopapuamidesA、B、C對(duì)人體結(jié)腸癌細(xì)胞HCT-116顯示出細(xì)胞毒性，IC50值為2.1～4.0μg/mL，并且有強(qiáng)的抗真菌活性。Ratnayake等[12]從巴布亞新幾內(nèi)亞的海綿Theonellaswinhoei中分離得到一種結(jié)構(gòu)新穎的環(huán)肽theopapuamide，該化合物對(duì)CEM-TART和HCT-116細(xì)胞系均具有強(qiáng)的細(xì)胞毒性，半最大效應(yīng)濃度（EC50）值分別為0.5、0.9μmol/L。Robinson等[13]從兩種海綿Aulettasp.和Jaspissplendens中分離得到j(luò)asplakinolide和11個(gè)jasplakinolide類似物，其中有7個(gè)化合物為新化合物。jasplakinolideB顯示出非常強(qiáng)的細(xì)胞毒性，對(duì)人體直腸結(jié)腸惡性腺瘤細(xì)胞HCT-116的IC50值＜1nmol/L，但是在細(xì)胞微絲試驗(yàn)中，即使IC50值為80nmol/L時(shí)也沒有顯示出微絲破壞活性。

4生物堿類

生物堿類成分是海綿化學(xué)成分研究的一個(gè)非常重要的領(lǐng)域。該類成分結(jié)構(gòu)獨(dú)特，其中許多化合物具有抗腫瘤、降壓、廣譜抗菌、抗病毒等生物活性。因此藥物開發(fā)人員對(duì)從中尋找治療人類重大疾病的特效藥物寄予了厚望。

4.1吲哚類生物堿Dai等[14]從海綿Smenospongiacerebriformis中分離得到2個(gè)新化合物dictazolineA（10）、B（11），以及2個(gè)已知化合物tubastrindoleA、B，活性篩選結(jié)果表明該類化合物既沒有顯示出明顯的細(xì)胞毒性，也沒有抗菌活性。

4.2β-咔啉類生物堿Inman等[15]從巴布亞新幾內(nèi)亞海綿Hyrtiosreticulates中分離得到1個(gè)β-咔啉生物堿hyrtiocarboline（12），該化合物可選擇性抑制H522-T1肺非小細(xì)胞、MDA-MB-435黑素瘤細(xì)胞、U937淋巴癌細(xì)胞系的增殖。同時(shí)在該屬海綿中還分離得到dragmacidonamineA（13）、B。

4.3異喹啉類生物堿異喹啉類生物堿具有很好的抗微生物、抗腫瘤等藥理活性。ecteinascidin743（14）的開發(fā)成功使我們認(rèn)識(shí)到了該類化合物具有廣闊的新藥開發(fā)前景[16]。Pettit等[17]從海綿Cribrochalinasp.中分離得到了3個(gè)異喹啉生物堿cribrostatin3（15）、4、5，并通過X單晶衍射確定了其立體構(gòu)型。cribrostatin3、4、5顯示出很強(qiáng)的抑制卵巢癌細(xì)胞Ovcar-3增殖的活性，其IC50值分別為0.77、2.20、0.18μmol/L，對(duì)鼠白血病細(xì)胞P388也有很好的抑制增殖的活性，IC50值為2.49、24.6、0.045μg/mL。另外，這3個(gè)化合物還具有一定的抗微生物活性。

4.4溴代酪氨酸類生物堿溴代酪氨酸類生物堿是一類生物活性廣泛的成分。Carney等[18]從海綿Pasammaplysillapurpurea中分離得到bastadine（16），其對(duì)多種腫瘤細(xì)胞均表7R1＝PO3H2R2＝C2H58R1＝PO3H2R2＝C2H59R1＝PO3H2R2＝C2H56·1436·現(xiàn)出較弱的細(xì)胞毒性，在2μg/mL時(shí)，對(duì)結(jié)腸腺癌、人肺癌細(xì)胞A5499、鼠淋巴白血病細(xì)胞P388和人體腫瘤細(xì)胞HT-2有毒性；當(dāng)濃度為2.5μg/mL時(shí)，其對(duì)無腫瘤CV-1猴腎細(xì)胞有一定的毒性。另外，bastadine對(duì)拓?fù)洚悩?gòu)酶II（IC50值為2.0μg/mL）及脫氫葉酸鹽還原酶（IC50值為2.5μg/mL）有抑制作用。Galeano等[19]從加勒比海綿Verongularigida分離得到9種bromotyrosine衍生的化合物，其中purealidinB（17）、11-hydroxyaerothionin（18）在10、5μmol/L時(shí)對(duì)利什曼原蟲和瘧原蟲顯示出選擇性抗寄生蟲活性。

4.5吡咯類生物堿Mao等[20]從海綿Mycalesp.中分離得到18個(gè)結(jié)構(gòu)新穎的脂溶性的2,5-二取代吡咯類成分（19）。這些化合物具有一定的阻斷缺氧誘導(dǎo)因子-1（HIF-1）活性的作用，IC50值＜10μmol/L。作用機(jī)制研究表明，該類化合物在一定濃度下可通過阻斷NADH-泛醌氧化還原酶（復(fù)合物I）來抑制線粒體的呼吸作用，以此來阻斷HIF-1的活性。Liu等[21]通過活性追蹤及色譜方法從海綿Dendrillanigra中分離得到4個(gè)結(jié)構(gòu)新穎的具有分子靶向抗腫瘤活性的片羅素類成分neolamellarinA、neolamellarinB、5-hydroxyneolamellarinB和7-hydroxyneolamellarinA（20）。7-hydroxyneolamellarinA可以阻斷低氧誘導(dǎo)下T47D細(xì)胞中的HIF-1活性，IC50值為1.9μmol/L，也可以抑制血管內(nèi)皮生長因子（VEGF），使其停留在分泌蛋白水平。季紅等[22]從中國南海海綿Iotrochotasp.中分離得到purpurone（21），它是該屬海綿中的特征性成分和主要抗氧化活性成分，其清除DPPH自由基的IC50值為19μg/mL。

4.6其他Morgana等[23]從海綿Petrosaspongiamycofijiensis中分離得到mycothiazole及類似物8-O-acetylmycothiazole、4,19-dihydroxy-4,19-dihydromycothiazole；mycothiazole可以抑制低氧誘導(dǎo)下腫瘤細(xì)胞中HIF-1的生成，IC50值為1nmol/L，抑制體外低氧刺激下腫瘤血管的生成，并在體外實(shí)驗(yàn)中還表現(xiàn)出一定的神經(jīng)毒性。Coello等[24]從肯尼亞的拉姆島海綿Mycalesp.中分離得到一種環(huán)狀二胺1,5-diazacyclohenicosane（22），并運(yùn)用HR-ESI-MS和1D、2D-NMR等波譜學(xué)方法確定了其結(jié)構(gòu)。該化合物對(duì)A549、HT29和MDA-MB-231腫瘤細(xì)胞株顯示出中等強(qiáng)度的抑制增殖活性，IC50值分別為5.41、5.07、5.74μmol/L。Hermawan等[25]從海綿Leucettasp.中分離得到一種新型聚炔類生物堿2-(hexadec-13-ene-9,11-diynyl-methyl-amino)-ethanol（23），并通過核磁數(shù)據(jù)確定其結(jié)構(gòu)。該生物堿對(duì)NBT-T2細(xì)胞具有較強(qiáng)的細(xì)胞毒性，IC50值為2.5μg/mL。張浩等[26]從中國南海海綿Axinellasp.中分離得到hymenialdisine（24）和debromohymenialdisine（25）。這兩種化合物為吡咯烷生物堿成分，都是MAPK途徑抑制劑，其中hymenialdisine可以有效抑制影響絲裂原激活的蛋白激酶1的活性，其IC50值為6nmol/L，對(duì)GSK-3激酶以及CDK家族也顯示出很強(qiáng)的抑制活性，其IC50值為10～700nmol/L。debromohymenialdisine能夠具有抑制G2期DNA損傷檢查點(diǎn)、檢查點(diǎn)激酶1（Chk1）和2（Chk2）的活性，IC50值分別為8、3、315μmol/L。海綿中分離得到的生物堿類成分的結(jié)構(gòu)見圖4。

5甾醇

甾醇是一類分子中環(huán)戊烷駢多菲甾核的化學(xué)成分，是某些激素的前體，也是生物膜的重要組成部分。甾醇是存在于任何一種生物體內(nèi)的化學(xué)成分。目前在海洋生物中發(fā)現(xiàn)了200多種單羥基甾醇，大部分在海綿中都可以找到。另外，從海綿中還分離得到了大量的多羥基甾醇類成分，這些成分大都具有顯著的生理活性。Whitson等[27]從菲律賓海綿Spheciospongiasp.中分離得到3種新的甾醇硫酸鹽spheciosterolsulfatesA（26）、B、C，通過1D、2D-NMR和HR-ESI-MS等波譜方法確定了它們的結(jié)構(gòu)。這些化合物都可以阻斷蛋白激酶Cζ（PKCζ）的活性，IC50值分別為1.59、0.53、0.11μmol/L；在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中顯示其也可以阻斷NF-κB的活性，EC50值為12～64μmol/L。黃孝春等[28]從我國南海的蓖麻海綿BiemnafortisTopsent中分離得到9個(gè)甾體。這些化合物均為首次從蓖麻海綿中分離得到，其中化合物cholest-4-ene-3,6-dione（27）在淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)中對(duì)T和B淋巴細(xì)胞的增殖顯示出顯著的抑制活性。另外，對(duì)蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸酯酶PTP1B也有顯著的抑制活性，其IC50值為1.6μmol/L。Morinaka等[29]從海綿Phorbasamaranthus中分離得到5種新的甾體咪唑類化合物amaranzoleB（28）～F和已知結(jié)構(gòu)的amaranzoleA（29）。amaranzoleB～F屬于含有不同羥苯咪唑基側(cè)鏈的類似物。amaranzoleA、C、D中C24位的C-N被C-O鍵取代分別得到化合物amaranzoleB、E和F。這兩類咪唑類類似物很可能是因?yàn)橄┍闹嘏?，即C24-N和C24-O交換，同時(shí)伴隨CO2的脫去而形成的。人結(jié)腸癌細(xì)胞HTC-116細(xì)胞毒活性測試結(jié)果表明，amaranzoleA無顯著毒性（IC50＞32μg/mL）。Whitson等[30]從菲律賓的科隆島海綿Lissodendoryx(Acanthodoryx)fibrosa樣品中分離得到3個(gè)新的硫酸取代的甾醇的二聚體化合物fibrosterolsulfatesA、B、C，其中化合物fibrosterolsulfatesA（30）、B（31）具有較強(qiáng)的蛋白激酶CPKCζ抑制活性，IC50值分別為16.4、5.6μmol/L。Fattorusso等[31]從Clionanigricans中分離得到兩個(gè)結(jié)構(gòu)骨架異常奇特的甾體clionastatinsA（32）、B（33）。clionastatinsA、B為首次發(fā)現(xiàn)在自然界中存在的多鹵代androstane類甾體，它們對(duì)鼠纖維肉瘤細(xì)胞WEHI164、鼠巨噬細(xì)胞RAW264-7和人單核細(xì)胞THP-1顯示出中等強(qiáng)度的細(xì)胞毒活性，其IC50值為0.8～2.0μg/mL。Lu等[32]從昆士蘭北部海床收集得到的海綿Sollasellamoretonensis中分離得到兩種A環(huán)為芳香環(huán)的膽汁酸3-hydroxy-19-nor-1,3,5(10),22-cholatetraen-24-oicacid和3-hydroxy-19-nor-1,3,5(10)-cholatrien-24-oicacid。從海綿中分離得到的部分甾醇類成分的結(jié)構(gòu)見圖5。

6萜類

萜類化合物是一類分子結(jié)構(gòu)中具有(C5H8)n單元的不飽和烷烴及其衍生物。海綿中的萜類化合物結(jié)構(gòu)類型多種多樣，并且具有強(qiáng)烈生理活性。

6.1倍半萜Xu等[33]從海綿Hyrtiossp.中分離得到一種新的倍半萜–二氫醌puupehanol（35）及已知的化合物puupehenone和chloropuupehenone。puupehenone顯示出強(qiáng)的抗新隱球菌和念珠菌活性，最低殺真菌濃度（MFC）值分別為1.25、2.50μg/mL。

6.2二倍半萜黃孝春等[34]從南海倔海綿屬海綿Dysideavillosa中分離得到5種scalarane型二倍半萜化合物?？鼓[瘤活性篩選結(jié)果表明，scalaradial對(duì)HL-60、BEL-7402、MDA-MB-435等腫瘤細(xì)胞株具有顯著的抑制活性，IC50值分別為3.4、5.8、4.8μmol/L。邱彥等[35]從中國南海海綿Hyrtioserectus中分離得到8個(gè)二倍半萜類化學(xué)成分，通過采用多種色譜手段進(jìn)行分離純化，應(yīng)用多種波譜分析技術(shù)，并結(jié)合文獻(xiàn)對(duì)照，對(duì)所分離到的化合物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)鑒定。其結(jié)構(gòu)分別為furoscalarol、12-O-deacetyl-furoscalarol、16-deacetyl-12-epi-scalarafuranacetate、isoscalarafuran-A、scalarin（37）、12-O-deacetyl-19-deoxyscalarin、12-epi-deoxoscalarin、21-hydroxy-deoxoscalarin。印度尼西亞海綿Lendenfeldiasp.的脂類提取物可以抑制低氧誘導(dǎo)的T47D胸腺瘤細(xì)胞中hypoxiainduciblefactor-1的活性。Dai等[36]通過色譜分離技術(shù)分離得到結(jié)構(gòu)已知的homoscalarane型二倍半萜16β,22-dihydroxy-24-methyl-24-oxoscalaran-25,12β-olactone（38）、24-methyl-12,24,25-trioxoscalar-16-en-22-oicacid、12,16-dihydroxy-24-methylscalaran-25,24-olide、PHC-4andscalarherbacinA。它們不僅能夠抑制低氧誘導(dǎo)的HIF-1的活性（IC50值為0.64～6.9μmol/L），還有抑制T47D和MDA-MDA-MB-231胸腺腫瘤細(xì)胞的增殖活性。

6.3三萜海綿中三萜的種類和數(shù)量都相對(duì)較少，主要可以分為異臭椿型、siphonella型和羊毛甾烷型3大類。Dai等[37]通過活性篩選及多種分離手段從南非海綿Axinellasp.中分離得到7個(gè)結(jié)構(gòu)新穎的sodwanone三萜類化合物3-epi-sodwanoneK（39）、3-epi-sodwanoneK-3-acetate、10,11-dihydrosodwanoneB、sodwanonesT～W和結(jié)構(gòu)新穎的yardenone三萜類化合物12R-hydroxyyardenone，以及結(jié)構(gòu)已知的化合物sodwanoneA、sodwanoneB、yardenone。sodwanoneV可同時(shí)阻斷低氧誘導(dǎo)和鐵離子螯合劑（1,10-鄰二氮雜菲）誘導(dǎo)下T47D胸腺腫瘤細(xì)胞中HIF-1的活性（IC50值為15μmol/L）?；衔?-epi-sodwanoneK、sodwanonesT、10,11-dihydro-sodwanoneB和sodwanoneA可以抑制T47D細(xì)胞中HIF-1的活性?；衔?-epi-sodwanoneK-3-acetate對(duì)T47D細(xì)胞有一定的細(xì)胞毒性（IC50值為22μmol/L），化合物sodwanonesV對(duì)MDA-MB-231胸腺腫瘤細(xì)胞有一定的細(xì)胞毒性（IC50值為23μmol/L）。唐生安等[38]采用多種色譜手段對(duì)中國南海海綿Jaspissp.的化學(xué)成分進(jìn)行了分離純化，應(yīng)用波譜分析技術(shù)（包括IR、MS、2D-NMR等），并結(jié)合文獻(xiàn)對(duì)照，對(duì)所分離到的化合物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)鑒定，分別為異臭椿類三萜化合物stellettinA（40）～D、H、I、rhabdastrellicacidA和geoditinB。該類化合物具有很強(qiáng)的抗腫瘤、抗病毒等生理活性，所以極具研究開發(fā)和應(yīng)用價(jià)值。

7展望