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硅藻是海洋浮游植物主要类群和海洋生态系统的重要初级生产者,其硅质壁的存在使其成为了海洋生物硅的最大贡献者,而且成为海洋碳汇的主要来源。因此,硅质壁形成机制的阐明至关重要。硅酸盐转运是硅藻硅质壁形成中的关键,阐明其转运机制对建立硅藻代谢途径模型和进一步理解硅藻在海洋生态系统及生物地球化学循环中的作用具有重大意义。硅酸盐转运子(silicate transporter,SIT)是硅藻中参与硅吸收或转运的一类膜蛋白,因其重要性及多样性成为讨论及研究的焦点。本文综述了硅藻中SIT的分子特征、分子机制、功能多样性及进化关系,为SIT转运机制的研究提供了理论基础。 相似文献
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硅藻具有形态各异、结构复杂、精美绝伦的硅质细胞壁,是海洋中进行生物硅化最主要的生物体。硅质细胞壁的形成同样是一个错综复杂的过程,它涉及硅藻细胞将硅酸从胞外转运到胞内;硅酸在细胞内的转移;在硅沉积囊泡(SDV)中的浓缩沉积;最后合成具种类特异性的细胞壁。重点介绍硅酸转运基因(SITs)的分子特征与作用机制;与生物硅化相关的三种蛋白即硅体蛋白(frustulins)、亲硅蛋白(silaffins)和侧壁蛋白(pleuralins)的结构与功能;硅质结构如何在硅沉积囊泡内最终形成的模式。 相似文献
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海洋硅藻硅质细胞壁结构的形成机理研究概述 总被引：5，自引：0，他引：5
硅藻具有形态各异、结构复杂、精美绝伦的硅质细胞壁,是海洋中进行生物硅化最主要的生物体。硅质细胞壁的形成同样是一个错综复杂的过程,它涉及硅藻细胞将硅酸从胞外转运到胞内;硅酸在细胞内的转移;在硅沉积囊泡(SDV)中的浓缩沉积;最后合成具种类特异性的细胞壁。重点介绍硅酸转运基因(SITs)的分子特征与作用机制;与生物硅化相关的三种蛋白即硅体蛋白(frus-tulins)、亲硅蛋白(silaffins)和侧壁蛋白(pleuralins)的结构与功能;硅质结构如何在硅沉积囊泡内最终形成的模式。 相似文献
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硅藻是一类在全世界水环境中都有发现的单细胞真核藻类,其特有的硅质壁使其成为海洋生物硅的最大贡献者,它们在全球碳/硅元素的生物地球化学循环中扮演至关重要的角色。亲硅蛋白(silaffins)是一种分离于硅藻硅质壁,并与其硅质化密切相关的蛋白。亲硅蛋白可以在体外硅酸溶液中沉淀二氧化硅(SiO_2),这种活性来自其特有的蛋白序列和翻译后修饰调节。基于对亲硅蛋白结构的理解,多种与其相似的仿生多肽被应用到人工SiO_2的合成中。本文综述了硅藻亲硅蛋白的分离鉴定、功能以及其在生物技术和生物医药方面的应用,为亲硅蛋白基础研究和应用潜力提供基础。 相似文献
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海水巾可溶性无机硅(以下简称硅)，是海洋浮游植物所必须的营养盐之一，尤其是对硅藻类浮游植物、放射虫和硅质海绵，硅更是构成机体不可缺少的组分。在海洋浮游植物中硅藻占很大部分，硅藻繁殖时摄取硅使海水中硅的含量下降。浮游植物死亡下沉分解又释放出硅，使海水中硅的含量再生。另外放射虫也能排泄出二氧化硅，硅质死亡迅速释放二氧化硅进入海水中。总之硅的含量对于海洋生物产量具有直接和间接影响，由此可知生物活动使海水中硅的含量随季节呈现周期性变化。 相似文献
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悬浮颗粒物中生物硅测定方法的改进与应用 总被引：1，自引：3，他引：1
硅是河流和海洋中非常重要的营养盐,硅藻、放射虫、硅质海绵、硅鞭毛虫的生长和骨骼形成都离不开硅[1].硅在河流和沿岸海域生态系统中扮演着非常重要的角色,在浮游植物大量繁殖季节,由于硅藻的大量繁殖,使活性硅酸盐含量急剧下降,甚至使硅藻的生长繁殖受到限制.在其他环境条件适宜的情况下,充足的硅又将成为发生硅藻赤潮的物质基础[2].生物硅是用化学方法测定的无定形硅的含量[3],称为生物蛋白石或简称蛋白石,是地球化学、古海洋学研究中非常重要的参数[4].根据世界部分河流生物硅和溶解硅的平均值计算,河流输送入海的硅中有16%的是生物硅,因此河流输送的生物硅的量是全球海洋硅收支中不可忽略的部分[5]. 相似文献
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海洋硅藻种类繁多,具有因种而异的形状奇特的刚性细胞壁,称作硅质壳。硅质壳主要由无定形的二氧化硅构成,在纳米至微米尺度的三维结构(如孔、脊或管状结构)上表现出高度的规律性和精确的重现性。仿效硅藻,在温和的条件下制造超精细微纳米材料,成为众多从事生物、化学、材料研究工作者追逐的焦点。本文从硅藻硅质壳的形成机理及体外仿生、影响硅藻硅质壳结构的外在因素、硅藻硅质壳的化学修饰与应用3个方面的研究进展进行了综述。 相似文献
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海洋大型硅藻的勃发及其在海底的纹层硅藻席沉积代表大规模的有机碳和生物硅输出通量,该生物堆积事件或过程对海洋酸化和全球变暖产生负反馈,因而在气候变化中的地位不容小觑。本文在融入作者研究成果的基础上总结了国内外关于海洋纹层硅藻席的研究现状,认为大型硅藻勃发不能直接和上涌活动相关联,在热带海区一般与成层化相关,在亚热带海区总体上与锋面作用相关。大型硅藻勃发时,表层水不一定贫养,也可以是富养的,也不总是需要借助浮力下沉到营养跃层吸收营养物,可直接吸收海洋表层中的营养物(如风尘溶解来源的硅酸)。大型硅藻通过高的初级生产力吸收大气中的CO_2,尔后在海洋深部降解形成的CO_2在海洋成层化条件下以巨大"呼吸CO_2库"得以封存,代表促使冰期大气pCO_2降低的一种重要机制。海洋纹层硅藻席的保存环境由多种因素制约,可以是氧化的也可以是亚氧化的,因而对用纹层沉积物来指示缺氧底层水条件应持谨慎态度。另外,提出了解释大型硅藻勃发和硅藻席形成机制的新模式"风尘触发硅藻席沉积",极大地促进了硅藻席沉积成因谜团的解决。最后,指出了目前海洋纹层硅藻席研究中存在的问题并阐述了未来可以开展的研究方向。 相似文献
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沉积物中生物硅分析方法评述 总被引：10，自引：0，他引：10
硅是水生态系统中构成生物群落的重要元素。硅藻、放射虫、硅质海绵和硅鞭毛虫生长和骨骼形成都离不开硅。ＤｅＭａｓｔｅｒ１９８１年研究指出海洋硅主要来源于河流(４．２±０．８×１０１４ｇ／ａ，ＳｉＯ２)和热液喷发 (１．９±１．０×１０１４ｇ／ａ，ＳｉＯ２)。另外冰川风化、低温海底玄武岩风化和沉积物的成岩作用亦是其来源之一。而Ｃｏｎｌｅｙ等１９９３年报道富营养化往往引起水体中溶解硅的浓度逐渐降低。生物硅（Ｂｉｏｇｅｎｉｃｓｉｌｉｃａ）指化学方法测定的无定形硅的含量 ,亦称为生物蛋白石或简称蛋白石。生源无定形… 相似文献
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近年来,随着人类工业活动的增多及强淋溶性酸雨的频繁出现,大量的铝被输入到海洋中,导致海水环境中铝浓度的急剧增加。由于可溶性铝对绝大多数水生生物具有生物毒害性,其浓度的增加势必将影响到水生生物,尤其是对环境变化较为敏感的水生植物等的生命活动及其所涉及的元素地球化学循环作用。作为全球生产力的主要贡献者,硅藻提供了40%的海洋初级生产力,并通过“生物泵”作用,调控着全球碳循环。海水中铝浓度的增加,是否将影响其生物作用及其固碳能力,尚不清楚。基于上述问题,本研究通过对近海典型硅藻(威氏海链藻)的实验室富铝培养,以探讨可溶性铝浓度对该硅藻的生物活性、生产力及其所驱动的碳元素的生物地球化学循环的影响及机制。结果表明:当海洋环境中铝浓度略有升高时(≤50 nmol/L),海链藻未发现有铝毒害产生,其初级生产力反而有所提高。然而,不同铝浓度条件下,海链藻的固碳能力表现出明显差异:在铝浓度为20 nmol/L时,海链藻的固碳能力较之未添加铝时有显著提高。对铝迁移的研究发现,环境中的铝可被硅藻通过生物作用捕获,并用于其硅质壳体的构建。上述结果表明,海水中铝浓度对于硅藻的生命活动有显著影响,也可以影响硅藻的固碳能力,进而影响到硅藻在全球海洋“生物泵”中的作用。 相似文献
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再生是生物体丢失的组织或器官重新生长和修复的过程,是生物科学的本质问题之一。再生现象在生物界中广为分布,但不同生物的再生能力却存在着巨大差异。虽然近年来再生的分子和细胞机制取得了显著的研究进展,但驱动物种再生能力多样性形成的遗传机制尚不明确。海洋多毛类因其多样且快速演化的再生能力和简单线性的分节结构成为研究再生演化的极佳类群。本文首先从生态和演化生物学的角度综合分析了多毛类再生的特点、进一步总结细胞和分子来源以及再生性状多样性,然后分析了印太交汇区的海洋多毛类再生性状的特点以及外在多圈层因素对再生性状的潜在驱动效应,并就未来的发展趋势提出了建议。 相似文献
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Yalan Chou Jiann Yuh Lou Chen-Tung Arthur Chen Li-Lian Liu 《Journal of Oceanography》2012,68(6):905-912
Biogenic silica (BSi) in marine sediments is an important indicator of siliceous organism distributions and paleoproductivities. Organisms that have BSi skeletons include diatoms, silicoflagellates, radiolarians and sponges. This study presents, for the first time, the distribution of biogenic siliceous fragments in shallow water sediments around Taiwan and the Sunda Shelf, which belong to this rarely studied region of the South China Sea (SCS). Thirty-one surface sediment samples were collected from intertidal to depths of 1,100?m. Only sponge spicules were found in this study and the abundance varied in the range of 3?C7,910?n?g?1 sediment. Combining previous studies with ours, from shallow to deep, it was observed that BSi composition in the surface sediment of this area changed from sponge spicules in the Sunda Shelf, followed by sponge spicules and radiolarians in the southwestern SCS, to sponge spicules, radiolarians and diatoms in the southern SCS. Based on this study, the abundance of sponge spicules correlated positively and negatively with water depth and sediment grain size when coral reef sites were excluded. The low spicule abundance in shallow waters may have resulted from local current conditions and the dilution effect through riverine input of terrestrial sediment. Other possible explanations for the varying spicule abundance among sites are the difference in local fauna, such as coral reefs which usually have high diversity and abundance of sponges. The findings provide additional information on the process of recent BSi deposition which may help future studies in sedimentology, paleogeography and paleoenvironments. 相似文献
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The circadian clock is a fundamental endogenous mechanism of adaptation that coordinates the physiology and behavior of most organisms with diel variations in the external environment to maintain temporal homeostasis. Diatoms are the major primary producers in the ocean. However, little is known about the circadian clock in marine diatoms compared with other organisms. Here, we investigated circadian clock genes, their expression patterns, and responses to environmental stimuli such as light, nitrogen and phosphorus in two marine diatoms, Skeletonema costatum and Phaeodactylum tricornutum, using a combination of qRT-PCR and bioinformatic analysis. We identified 17 and 18 circadian clock genes in P. tricornutum and S. costatum, respectively. Despite significant evolutionary differences, these genes were similar to those of the higher plant Arabidopsis. We also established a molecular model for the marine diatom circadian clock comprising an input pathway, core oscillator, output pathway, and valve effector. Notably, the expression patterns of core clock genes (circadian clock associated 1 (CCA1), late elongated hypocotyl (LHY) and timing of cab 1 (TOC1)) in both species differed from those of terrestrial plants. Furthermore, the expression of these genes was influenced by variations in ambient light, nitrogen and phosphorus availability. Although marine diatoms and higher plants share common circadian clock components, their clock genes have diverged throughout evolution, likely as a result of adapting to contrasting environments. 相似文献
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南海北部陆坡神狐海域晚中新世以来沉积物中生物组分变化及意义 总被引：4，自引：1，他引：3
对南海北部陆坡神狐海域4口钻孔(BY1、BY2、BY3、BY4)岩心沉积物中微体古生物的研究表明晚中新世以来该区沉积物中硅质和钙质生物组分丰度具有较大时间和空间变化。从时间上看,硅质生物在晚中新世—上新世几乎缺失,中更新世以来约40万年(0～24m)才较多出现,18万年以后繁盛,大于0.15mm粗粒级有孔虫在晚中新世期间丰度很低,而在更新世—上新世丰度很高;空间上的差异表现在不同的钻井岩心中生物丰度变化范围较大。根据硅质生物丰度变化可推测晚中新世—上新世—早更新世时海水表层古生产力极低,而中更新世以来古生产力相对较高。南海北部钙质生物丰度的变化主要受控于陆源物质的输入量,在钻探区可识别2个可能具有不同物质来源的小区块,如BY1、BY2孔晚中新世—上新世陆源物质的输入量高于更新世,BY3和BY4孔更新世陆源物质的输入量高于上新世。2007年本区钻探结果揭示的一个令人惊奇和十分独特的现象,水合物以高达20%～49%饱和度状态分散在细粒沉积物(黏土粉砂)孔隙中,本研究发现这些矿层富含钙质生物组分(钙质超微化石和有孔虫),而硅质组分贫乏。由此初步推测,大量钙质生物组分的存在可能增加了黏土粉砂沉积物的孔隙空间,从而为大... 相似文献
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海洋生物多样性是海洋生态系统的重要组成部分,了解海洋生物多样性的形成演化过程不仅是生命科学的本质问题,而且对海洋生物资源的保护和开发利用具有重要的指导意义。目前海洋生物多样性的形成演化机制尚不明确,而性状多样性的起源和适应性演化为回答海洋生物多样性的内源性机制提供了重要突破口。本文从演化发育生物学的角度综述了海洋动物适应性性状、其研究方法和新兴模式生物的研究进展,重点阐述了印太交汇区的海洋动物适应性演化研究进展,探讨了该区域生物多样中心形成的驱动力,并就未来海洋生物多样性与适应性演化研究提出了建议。 相似文献