北极新奥尔松地区地衣生态学调查及其共生菌.doc

北极新奥尔松地区地衣生态学调查及其共生菌、藻的分离培养 所属项目：特殊低等植物抗逆基因的开发与利用 [经费：80万]所属学科：微生物学所在队次：中国北极黄河站2009年科学考察? 观测平台：黄河站? 1. 项目相关人员 负责人：魏江春 中国科学院微生物研究所 现场执行人：魏江春 中国科学院微生物研究所 ?张涛 中国科学院微生物研究所 ? 2. 考察背景、目的和意义 (1) 考察背景 本实验室承担了科技部863计划项目“特殊低等植物抗逆基因的开发与利用”中子项目“极端生境地衣共生菌藻抗逆基因的分离及转换应用”的课题任务， 主要以极地等特殊生境的地衣资源为研究对象，开展抗逆基因作用机理的相关研究。对于利用地衣监测环境变化，本实验室对北京地区进行过相关研究，通过将地衣移植至北京市区的不同区域，分析市区的环境污染状况，结果也证实了地衣生长与环境污染程度之间的存在明显相关性，而对于北极地区地衣的相关研究将有利于监测北极生态环境的变化。本项北极考察目的在于，第一，扩充极地生境地衣共生菌藻物种库，筛选高抗寒性地衣共生菌、藻；第二，确定北极地衣生态分布特征，以地衣为指示生物确定北极的环境污染状况，分析北极环境变化。 ? (2) 目的与意义 地衣是北极陆地生态系统的优势种群。其对北极生态环境的产生了巨大的影响，主要体现在以下几个方面：固氮作用促进了氮的摄入；促进了营养物质的循环；影响了植物幼苗的定植；庞大生物量所产生的碳汇作用减缓了北极地区温室效应。北极生境的特殊性也造就了地衣的物种独特性和基因资源的独特性，北极地衣的种类约占世界地衣种类的6.5％左右，它们适应了极地寒冷环境，形成了各种代谢水平和分子水平的适应机制。此外，地衣可以作为监测环境变化（放射性同位素、重金属等）的生物指示物。北极地衣的相关研究对监测北极生态环境变化，揭示地衣的低温抗逆性及发现相关抗寒基因具有重要意义。 ? 3. 实施计划具体内容、方法和手段及支持条件 (1) 具体内容 ⑴地衣物种多样性调查及标本的采集；⑵地衣生长微生态环境条件测定；⑶地衣共生菌、共生藻及海洋真菌的分离培养；⑷回国后，分析北极地衣的重金属含量（铅、镉、铜等）；对地衣体及分离培养的共生菌、藻的抗寒性进行研究。 (2) 方法和手段： ⑴地衣物种多样性调查及标本的采集调查新奥尔松北极地衣物种多样性组成，利用工具（小手锤，凿子，刀子）从不同生境（北极苔原、潮间带等）的不同基质（土壤、岩石）上采集地衣标本，并进行野外采集记录，并为下一步的各项指标的分析准备材料。⑵地衣微生态环境条件测定对北极新奥尔松地衣的环境特征进行拍摄，并选定优势地衣种类，定点观测，对其温度、相对水分湿度和光合有效辐射（PAR）等微环境数据进行测定，详细记录数据，从而确定北极地衣的生态分布特征。⑶地衣共生菌、共生藻及海洋真菌的分离培养依托中国北极黄河站相关仪器设备，优化北极地衣共生菌/藻的分离培养技术。具体操作如下：①孢子释放法分离地衣共生菌取成熟的子囊盘，并用滤纸条标记取下位置。无菌条件下将其置于盛有自来水的平皿中荡洗3次（约2分钟/次），于75%酒精中搅洗约10秒钟，以无菌水荡洗3次（约2分钟/次），置于无菌滤纸上，粘于盛有适量培养基的5mL冷藏管内,倒置释放孢子一天，无菌条件下去除子囊盘，低温培养。② 组织培养法分离地衣共生藻取适量地衣体，清理干净，将预处理的地衣体置于1.5ml无菌离心管中，以无菌水荡洗，用无菌磨砂玻璃棒碾碎地衣体，再用无菌水荡洗-离心-荡洗，然后将沉淀物分别接种于培养基。每天观察，并记录生长情况。菌落或共生藻生长到合适大小后，保藏菌/藻种。③ 在用上述两种方法分离培养地衣共生菌藻的过程中，常常会有杂菌污染。这些杂菌往往是地衣体附生真菌，同样是两极真菌生物多样性的组成成员，亦同样具有开发应用价值。因此，在分离培养地衣共生菌藻的同时，亦进行地衣体附生真菌的分离和保藏工作。④海洋真菌的分离培养: 应用采水器收集不同地域、深度的海水，以微孔滤器滤去海水，将滤膜浸泡于盛有无菌人工海水的5ml冷藏管内密封保存。应用重力采样器采集海泥，保存于密封的5ml冷藏管内（400支）。⑷回国后①对采集的地衣标本进行鉴定，确定北极新奥尔松地区地衣物种组成，并根据测定的相关数据，确定新奥尔松地区地衣的生态分布特征；②继续进行地衣共生菌/藻及海洋真菌的分离培养，对于海洋真菌分离应用逐级稀释法涂布GYP选择性培养平板，8℃黑暗培养，每天观察，将长出的菌落转接于GYP斜面，培养保藏。；③选定5种优势地衣种类，利用原子吸收分光光度计对重金属(铅、镉、铜等)的含量进行测定，比较分析以往研究数据确定北极环境变化情况；④对地衣体（地衣化的共生菌/藻）及分离培养的共生菌/藻的抗