Institutional Repository of South China Sea Institute of Oceanology, CAS
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一种新颖深海微生物羧酸酯酶制备(R)-苯乙醇的研究
No full text深海微生物酯酶BSE00077能够有效地水解拆分消旋乙酸苏合香酯,制备(R)-1-苯乙醇。优化的反应条件为50mmol×L~(-1)底物,10%体积分数的正庚烷作为溶剂,在p H 7.0和30℃条件下反应2h。经过优化后,目标产物(R)-1-苯乙醇的对映体过量值超过99%,转化率超过30%。我们发现酯酶BSE00077也能够拆分不同酰基链长的1-苯乙醇酯,酰基链长会影响1-苯乙醇的对映体过量值。深海来源的酯酶BSE00077作为生物催化剂在工业上制备(R)-1-苯乙醇和其他手性化工产品具有很好的应用潜力
香港牡蛎(Crassostrea hongkongensis) Commd1基因的分子克隆及其在盐度胁迫下的表达分析
No full text作为一类新近发现的蛋白家族,COMMD(copper metabolism Murr1 domain)广泛存在于多种生物体中,且参与多种生物学过程,包括钠转运、铜代谢以及核因子kappa B(nuclear factor kappa B,NF-κB)、低氧诱导因子1(hypoxia inducible factor 1,HIF-1)的调节等。为研究Commd1在盐度胁迫过程中的作用,采用RACE技术,首次从香港牡蛎Crassostrea hongkongensis中克隆获得Commd1基因c DNA全长序列,命名为Ch Commd1基因。该序列全长为841bp,5′和3′非编码区分别为18bp和259bp,开放阅读框为564bp;该阅读框编码一个含187个氨基酸,预测分子量为21.79k Da、理论等电点为5.21的蛋白。同源性比较和系统进化分析表明,香港牡蛎COMMD1蛋白与太平洋牡蛎Crassostrea gigas、光滑双脐螺Biomphalaria glabrata、加州海兔Aplysia california的同源性较高,是软体动物COMMD1家族的一个成员。实时荧光定量PCR结果显示,Ch Commd1基因在香港牡蛎各胚胎发育时期和成体组织中均有分布,而且,在盐度刺激后,其m RNA表达量在鳃和血淋巴中均明显增加。上述研究结果表明,Commd1基因在香港牡蛎发育和渗透压调节中可能发挥作用,为深入研究该基因在广盐适应性软体动物中的功能提供了依据
Marinacarbolines甲基化基因mcbD的筛选及其功能
No full text【目的】定位Marinactinospora thermotolerans SCSIO 00652基因组中负责marinacarbolines甲基化修饰的基因mcbD并鉴定其功能。【方法】游离M.thermotolerans SCSIO 00652的基因组序列中功能注释为甲基转移酶的蛋白,使用MEGA 6自带的ClustalW与来自于marformycins生物合成途径中的Mfn G(D/L-酪氨酸甲基化酶)进行多序列比对,用邻接法(Neighbor-Joining)构建系统进化树,筛选到与MfnG进化关系最近的Orf03255(Mcb D);扩增mcbD后克隆至pET28a(+)并在E.coli BL21(DE3)中表达,结合Ni-NTA亲和层析法纯化获取较高纯度的McbD活性蛋白;以marinacarboline B为底物,利用高效液相色谱检测McbD的体外酶活;利用基于PCR-targeting的遗传操作体系构建mcb D插入失活突变株((35)mcbD)并分析其与野生型菌株的发酵产物差异。【结果】N-末端融合组氨酸标签的McbD蛋白在E.coli BL21(DE3)中可溶性表达,亲和层析纯化的McbD能够以marinacarboline B为底物催化形成marinacarboline C;mcbD基因阻断突变株ΔmcbD与野生型相比不产生化合物marinacarboline C,同时累积marinacarboline B。【结论】McbD为marinacarbolines生物合成中必需的O-甲基转移酶
南海北部珠江口盆地惠州21-1油田CO2-EOR与碳封存潜力评价研究
No full text二氧化碳驱提高采收率 (CO2-EOR) 技术是实现碳捕集、利用和封存 (Carbon Capture, Utilazation and Storage, CCUS) 的主要技术之一，也是最经济有效的应对全球气候变化、促进碳减排的手段之一。广东省的大型CO2排放源主要集中于南海北部沿岸，但由于广东陆上盆地面积狭小、人口密集，不适宜开展陆上CCUS；而紧邻广东海岸的南海北部珠江口盆地，凭借其内部大型油气田构造的巨大容量、驱油利益等，可与大型CO2排放源构成良好的源汇匹配关系，因此研究珠江口盆地CO2-EOR和碳封存的潜力对于广东省开展海上CCUS、实现低碳发展目标具有重要意义。
本文通过UT快速评价法，以珠江口盆地惠州21-1油田的6个主要油层为研究对象，对其CO2-EOR和碳封存潜力开展了储层级别的初步评价，选出最优储层 (M10层)，然后借助地质建模软件Petrel和组份模拟工具CMG-GEM，针对M10层设计了9个CO2注采方案，通过拟合组分状态方程，优化CO2注采参数及方案，深入探讨了M10层CO2-EOR和碳封存潜力。结果表明：
(1) UT快速评价法初步显示，注入1.2 PV (Pore Volume，孔隙体积) CO2，M10层和L60层采收率 (RD3) 达51%，其次L40Up层为40%；此外，三个油层的原油突破时间 (tDo) 也较短，驱油条件明显优于其它层。CO2封存量 (SCO2) 各层差别不大，约0.8 PV。最后结合HZ21-1油藏地质条件综合分析，认为M10层拥有最大的CO2-EOR和碳封存潜力；
(2) 参数敏感性分析表明，注入开始时含油饱和度 (Soi) 和注入压力 (Pinj) 对采收率影响较大，变化幅度可达45%； tDo和SCO2受Pinj影响较大，且SCO2对于压力条件比tDo敏感；最小混相压力 (PMM) 对评价结果的影响呈非线性。因此当油田Soi和PMM已确定时，要取得较好的采收率和CO2封存效果，则主要通过适当提高注入压力来实现；
(3) M10层CO2-EOR组分模拟结果显示，原油最小混相压力约4500 psi (~31.03 Mpa)，则在原始地层压力条件下，CO2与原油达到近混相状态；
(4) 对比9个不同注采方案发现，相较于非混相驱和近混相驱，混相驱的效果最好；单井注入时，原油采收率与CO2封存量呈负相关关系，而双井注入时两者呈正相关，因此增加注入井数有助于在提高采收率的同时加大封存量；其中，采用两口井同时以井底流压为6000psi的混相驱注入方案 (C3) 达到的驱油及封存效果最佳：注入CO2五年后，采收率从34.7%提高到43.4%，累计产油量从2 Mt提高到2.5 Mt；含水率从~96%降到~59%；共注入CO2 9.2 Mt，封存6.7 Mt，占注入量的73%，平均年封存量1.33 Mt。
本文是在之前定性研究基础上的进一步深入，首次对广东近海油藏进行CO2驱油和封存定量评价及数值模拟研究，尚存在诸多不足，但总体与定性研究结果一致，可为今后进一步工作提供参考
南海海山岩石成因：年代学与元素地球化学制约
No full text南海海山数量众多，主要分布于南海北部海盆，受采样技术、地质环境等条件限制，使得对南海海山岩石的研究程度较低，对于其物质组成、岩浆来源、成岩过程等方面尚缺乏足够的认识和研究。本文以南海海山15个站位的34块岩石样品为研究对象（包括黄岩海山链系列岩石样品及马尼拉海沟附近海山岩石样品），对其进行详细的岩相学、年代学和元素地球化学分析，并结合已有的南海海山研究及同时期南海周缘玄武岩的研究资料，查明了南海海山岩石的物质组成，并探讨了其来源及其成岩过程等成因学方面的重要的科学问题。
南海海山岩石的岩相学特征指示其具有典型的玄武岩结构特征，并具有水下喷发的特点；主量元素特征指示其经历了橄榄石、单斜辉石及斜长石的分离结晶，且结晶分异程度较高，发生了堆晶作用；不相容元素蛛网图及稀土元素配分曲线均显示出洋岛玄武岩（OIB）特征，与大洋中脊玄武岩（MORB）呈现明显差别。论文选取碣石海山与涨中海山玄武岩进行全岩40Ar/39Ar同位素测年，结果显示它们均形成于南海扩张停止之后。通过岩相学、地球化学等多方面研究资料详细对比，发现本文南海海山玄武岩与前人报道的海山玄武岩及扩张停止后南海周缘玄武岩之间具有高度的相似性，推测扩张停止之后南海地区喷发的玄武岩来自于同一个地幔源区。
通过地球化学资料分析，证实了南海海山玄武岩岩浆源区经历了较低程度的部分熔融，在岩浆活动过程中主要受到分离结晶作用的影响，分离结晶作用程度的不同导致了不同海山玄武岩之间元素含量的差别，在岩浆上升过程中几乎未受到大陆岩石圈同化混染及流体蚀变作用的影响。
结合前人研究资料分析，目前的研究资料不足以证实海南地幔柱的存在，因此作者认为南海海山玄武岩并非地幔柱成因，而是地幔交代作用形成的：受碳酸盐流体交代作用的地幔岩熔融形成的岩浆在上升过程中与岩石圈地幔发生反应，岩浆与岩石圈地幔发生反应的程度（即岩石圈厚度）控制了岩浆最终的地球化学特征
夏季南海西部涡流相互作用年际变化的能量学分析
No full text本文主要利用中国科学院南海海洋研究所研发的南海海洋再分析产品REDOS（Reanalysis Dataset of the South China Sea）和风场资料CCMP（Cross-Calibrated，Multi-Platform），探讨了1992至2011年南海西部夏季6-9月涡流相互作用的年际变化特征及能量学诊断。
越南离岸流主要在11°N-12°N附近南北移动，根据越南离岸流强度分类表明，越南离岸流及双涡结构在正异常年份加强，流轴位置相对稳定；越南离岸流在负异常年份极大减弱，流轴摆动较大，双涡结构不显著。涡势能（EPE）的年际变化与越南离岸流的强度和位置摆动存在联系，极值空间分布受越南离岸流强度影响，正常年份集中在11°N-12°N，正负异常年会分别向东向北延伸；涡动能（EKE）极值正异常年集中在12°N附近，负异常年南北分散。越南离岸流的强度、双涡结构的EKE的年际变化会受到大尺度海气过程的调制。
通过能量学角度分析平均能与涡能之间的相互转化，并通过能量收支主要探讨风应力、压强梯度、正压不稳定和平流对EKE年际变化的相对贡献。结果显示，EKE与EPE的量级基本一致，前者比后者略大。EKE的大小主要依赖于流速大小和由风应力旋度扰动造成的上层水平流速剪切，其量值年际差异受越南离岸流强度分类影响较小。越南离岸流影响周围海域的速度和层结，造成的斜压不稳定是导致EPE极值沿越南离岸流分布的主要原因，其量值在正（负）异常年有一定增强（减弱）。并且，EKE随深度增加而减小，能量逐步转化和耗散；EPE随深度增加先增后减，在次表层达到最大后以相对较慢的速度衰减，表明随着深度的增加，密度扰动相对水平速度剪切对海洋的影响逐渐凸显。
EKE能量收支分析进一步发现，压强和平流的空间变化大，具有显著的扰动特征，其中压强主要做正功，而平流既可以促进涡旋的增长，也会造成涡旋的消耗，对EKE的变化影响是显著的；风应力主要做正功，是EKE的稳定能量来源。在时间变化上，压强做功起最主要的贡献，风应力和平流次之，正压不稳定主要影响南海西部沿海地区，区域整体贡献最小；在空间变化上，风应力和平流起主导作用，压强做功和正压不稳定的影响较弱；摩擦耗散对EKE平衡具有重要作用。在正异常年，涡流能量显著较强，能量转化较多，整体呈现平均流向涡旋传递能量；负异常年，涡流能量减弱，伴随的相互转化也减小，甚至出现涡动能反哺平均动能的情况
两株海洋来源真菌次生代谢产物及其生物活性的研究
No full text随着海洋资源不断的被开发，从海洋微生物次级代谢产物中寻找结构独特，生物活性好的具有开发为先导化合物价值的化合物已成为研究学者的焦点。海洋由于其独特的环境，使海洋来源微生物的次级代谢产物的结构富有独特性，具有陆生微生物次生代谢产物没有的生物活性。海洋中柳珊瑚及深海沉积物是海洋微生物的重要来源，真菌与柳珊瑚的共附生机制及沉积物环境的不同，造就了海洋真菌次生代谢产物的生物合成途径不同，导致其产物的丰富性。本论文对来源于海洋的2株真菌的次生代谢产物进行研究。
本实验室鲍洁曾对一株柳珊瑚共附生真菌Aspergillus sp. SCSIO 41501的次生代谢产物进行研究，从中分离到结构新颖的肽类化合物，且具有较好的生物活性。本论文在此基础上，通过向培养基中添加不同的氨基酸及其它化学物质改变该菌株的发酵培养条件，对该菌株的次生代谢产物进行研究，从发酵产物中分离并鉴定了24个化合物，包括10个新化合物，14个已知化合物。新化合物分别为4个新的肽类化合物aspergillipeptides D-G（1-4）2个新的苯并内脂类化合物6-carboxyl-7-hydroxymellein（5），3-carboxyl-5-hydroxy-6-methyl-isochromen-1-one（6），2个新的喹诺酮类化合物aspergilluslide B（8），3- ethyoxyl quinolactacin C（9），2个新的含氮化合物aspergilluslide A，C（7，10）。14个已知化合物分别为：13-(S)-ochratoxin A（11），13-(S)-ochratoxin A methyl ester（12），13-(R)-ochratoxin A（13），4-(R)-OH-ochratoxin A（14），18-OH-ochratoxin A（15），aspergilliamide（16），pinselin（17），marinamide（18），methyl marinamide（19），monaschromone（20），(3S)-1,2,3,4-tetrahydro-β-carboline-3-carboxylic acid（21），transtorine（22），quinolactacin C1（23），quinolactacin C2（24）。对部分单体化合物进行了抗病毒及抗菌活性测试，结果显示，新化合物1，2具有抗HSV-1病毒活性，其IC50值分别为9.5，19.8 μM，对宿主Vero细胞的最大无毒浓度（TC0）和半数毒性浓度（TC50）分别为81.9/204.4 μM，153.2/346.0 μM，171.2/303.6 μM。已知化合物11-23采用纸片法进行抗菌实验，其中化合物11-13对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌具有较好的抑制作用，进一步采用96孔板测定它们抑制这三株细菌生长的MIC值分别为250.00/125.00/250.00，31.25/7.81/15.63，62.50/31.25/62.50 μg/mL。
对来源于冲绳岛热液口沉积物的16株真菌，使用2种培养基（1#，3#）进行条件筛选活性菌株。在26℃条件下静置培养30 d，将所得浸膏粗样使用纸片法进行抑菌活性和卤虫致死活性的测试，结合HPLC分析结果，选取一株枝孢属真菌Cladosporium cladosporioides z015进行发酵，目前只分离了浸膏的一部分，从中得到11个化合物，鉴定了其中7个化合物，分别为：8-hydroxyl-6-methylxanthone-1-carboxylic acid（25），indolyl-3-carboxylic acid（26），1H-indole-3-carboxaldehyde（27），3-吲哚甲酸甲酯（28），(3S)-1, 2, 3, 4-tetrahydro-β-carboline-3-carboxylic（21），(3S)-1,1-dimethyl-tetrahydro-β-carboline-3-carboxylic acid（29），chromoazepinone B（30）
珠江口水体和沉积物中硝化作用及其影响因素的研究
No full text传统上认为，硝化作用是一个独立的两步反应，其中铵（NH4+）被氨氧化细菌（AOB）和氨氧化古菌(AOA)氧化成亚硝酸盐（NO2- ），亚硝酸盐进一步被亚硝酸盐氧化细菌（NOB）氧化为硝酸盐（NO3-）。在氮素的生物地球化学循环过程中，硝化作用可以有效地将矿化与反硝化过程相连接，是微生物氮汇过程的必要中间环节。本文以珠江口为研究对象，通过生物地球化学与分子生物学相结合的方法，对珠江口区域的硝化过程进行了研究。
（1）建立一种同时测定氨氧化速率（Va）与亚硝酸盐氧化速率（Vn）的方法模型。依据的基本原理是：单位时间内体系中表观[NO2-+NO3]值的变化为Va，单位时间内体系中表观[NO3-]值的变化为Vn。在不加入任何抑制剂的条件下，对水体样品或者沉积物样品进行原位条件下的避光培养，建立培养体系。连续测定培养体系水体中DIN（NH4+、NO2-与NO3-）的浓度，得到DIN浓度值变化的时间序列；采用Boltzmann模型对于水体DIN时间序列进行拟合，得到拟合数学方程；在此基础上，运用MATLAB对拟合的数学方程进行一阶微分，通过微分方程可以得到瞬时速率趋势图；同时，基于这个模型还计算得到了平均反应速率。这一方法克服了依赖抑制剂的干扰，在一个体系中同时得到了Va和Vn的瞬时反应速率和平均反应速率，准确呈现出了环境中微生物硝化作用的动力学过程，为本领域的研究提供了一种操作方便且准确测定的方法。
（2）基于新建立的数学模型硝化速率测定方法，系统的分析了不同温度、盐度、pH与底物浓度的条件下对硝化过程的影响。结果表明，对珠江口这一典型的河口地区，Va与底物浓度呈极显著相关性（r=0.998**，p<0.01），与温度之间呈显著相关性（r=0.900*，p<0.05），与盐度（r=-0.912*，p<0.05）；Vn与底物浓度呈极显著相关性（r=0.999**，p<0.01），与温度成显著相关性（r=0.902*，p<0.05）。
（3）对珠江口上游至下游水体及沉积物冬夏两个季节的硝化速率进行了测定。结果表明，珠江口的硝化速率呈现出明显的时空变化特征，在时间上夏季明显高于冬季。在空间上，上游水体表现出较高的硝化活性，但是由于下游受到盐度的影响，严重抑制了水体中的硝化微生物的活性发挥。而沉积物中， 虽然从上游到下游硝化速率逐渐降低，但是仍然表现出较高的硝化活性，因此珠江口的硝化过程主要发生在水体与上游沉积物中。对amoA基因的定量PCR检测表明，珠江口水体及沉积物中AOA与AOB的丰度从上游至下游呈现略有降低的趋势，水体amoA基因丰度处于104~107范围内，而沉积物处于106~108范围内。但是对比珠江口的硝化速率测定结果表明，氨氧化速率更大程度上依赖于环境因素的变化。
总之，硝化过程是珠江口氮素循环过程中的重要代谢途径。梯度的河口环境条件，使得硝化活性在水体和沉积物中形成不同的时空分布特征。由于受到盐度的抑制，中下游水体中微生物的硝化活性急剧降低；而表层沉积物中，由于微生物的长期适应性进化，表现出较高的硝化活性，是硝化过程的主要场所
南海北部晚新生代岩浆活动的发育特征与构造意义
No full text南海北部陆缘具有极其独特的岩浆活动特征,其岩浆活动在大陆张裂和破裂期间表现的较为薄弱,而在裂后期尤其是海底扩张停止之后的晚新生代时期却变得极为强烈。通过总结南海北部晚新生代玄武岩浆的岩石学、年代学、地球物理学等方面的研究成果,从发育规模、物质属性、构造模式以及通道特征等方面系统揭示了岩浆活动的发育特征及其隐含的构造意义。结果显示:(1)南海北部晚新生代玄武岩均显示洋岛玄武岩(OIB)的物质属性,且与世界典型热点火山OIB具有相似的同位素分布范围;(2)南海北部海底火山的侵入和喷出体积量与世界典型的大火成岩省具有可对比性;(3)岩石圈伸展过程中所形成的张性断裂可能为后期玄武岩浆的活动提供了良好的通道;(4)沉积地层中所发现的岩脉与岩墙复合体与海底火山活动应该具有相同的岩浆来源;(5)全球和区域地震层析成像结果均显示了一条清晰的深部低速通道,暗示了南海北部晚新生代玄武岩浆活动可能与深部地幔柱存在紧密联系
南海西南次海盆反射莫霍面成像及其地质意义
No full text深部地质结构是研究海盆动力成因的重要基础。南海西南次海盆以往多道地震资料中莫霍面的成像普遍不清,选取NH973-1测线长排列多道地震数据对西南次海盆的莫霍面反射成像进行研究。该地震资料中层间多次波非常发育,严重掩盖或干扰了莫霍面有效反射信号。针对地震资料特征,首先采用抛物线型Radon变换滤波对部分层间多次波进行压制以拾取一个相对准确的初始速度,在此基础上进一步采用速度滤波和内切除组合方法对层间多次波进行压制。从资料处理效果看,层间多次波得到有效压制,莫霍面成像清晰,呈现出断断续续的特征。由此解释的海盆区地壳(除沉积层外)厚度整体较薄,约为2.3~3.9km,有别于正常洋壳结构,更接近于构造拉伸主导型的地壳