研究平台

生物实验设备             

 

实验室目前拥有办公用房和恒温恒湿实验室100多平方米,配置有Nikon Eclipse Ni-E正置研究显微镜、Nikon ECLIPSE Ts2R 研究级倒置显微镜、ZEISS Discovery体式显微镜、GE AKTAprime plus 蛋白质层析系统、BioTek Cytation 5 细胞成像多功能检测系统、Eppendorf Realplex4实时荧光定量PCR仪、Takara 梯度PCR扩增仪、LEICA RM2016组织切片机、ThermoFisher Sorvall Legend高速低温离心机、AALBORG标准气体控制系统、Azure Biosystems C150凝胶成像系统及Dell PowerEdge高性能塔式服务器等大型仪器设备20余台套,并依托中科院海洋生态与环境重点实验室、实验海洋生物学重点实验室所配置的DNA测序仪、扫描电子显微镜、流式细胞仪、激光共聚焦显微镜、高压液相色谱系统、生物大分子相互作用仪等,组建了深海微生物/原代细胞分离培养系统、深海大生物模拟养殖系统、深海功能基因表达验证平台、分子相互作用验证平台、细胞分选及显微操作平台、深海生物基因组学、深海探测数据共享平台等技术平台,为科研工作的开展提供了重要的技术支撑。这些研究平台除了为深海中心提供实验支撑和技术服务外,还面向所内外开放,最大限度发挥作用。同时,以上大型仪器设备实行资源共享,开放使用,每台大型仪器都制订了标准操作使用规程,并纳入质量管理体系,统一集中管理。

 

模拟深海原位养殖系统

深海中心搭建了集装箱深海生物移动养殖平台,实现了深海生物“看得见、抓得住、可培养“的预期目标。平台的运行为极端环境下生物适应机制研究持续性提供生物材料,并可以实现不同胁迫环境的模拟,使深海生物研究领域从现场调查拓展到内在过程和机制的解析。该平台主要包括水预处理系统、循环水系统、理化环境控制系统、气体成分模拟系统和自动化控制系统等五部分,可以实现除了压力外深 海化能生态系统其他环境参数模拟还原

 

理化参数传感器

理化参数传感器对于深海极端环境的研究必不可少。该传感器集成装置主要包括了深海pH传感器、溶解氧传感器、甲烷传感器、二氧化碳传感器、叶绿素传感器、浊度传感器等。这些参数保证了原位数据的精确性,使我们对于冷泉环境各项参数有了更精确的认识。

 

地球物理探测设备

目前深海中心拥有的地球物理探测技术主要包括多波束测深、侧扫声纳、浅地层剖面测量、三维激光扫描技术等。

多波束测深技术主要是在与航迹垂直的平面内一次能够给出几十个甚至上百个深度,获得一定宽度的全覆盖水深条带,所以它能精确快速地测出沿航线一定宽度内水下目标的大小、形状和高低变化,从而描绘出海底地形地貌的精细特征。侧扫声纳探测技术起源于20世纪60年代,包括换能器和主机两个部分。它是通过发射声波信号,并接收海底反射的回波信号形成声学图像,以反映海底状况,包括目标物的位置、现状、高度等。

 

保真取样设备

大容量深海极端环境流体采样器主要用于深海近海底的流体取样。在20179月份南海冷泉综合调查的航次中,在冷泉生物繁茂区收集了生物群落的上覆水,区别于周围的海水,可以适用于海洋化学、海洋生物的细致研究。

保压流体取样设备主要由8个取样钢瓶、液压控制系统、齿轮组成。主要应用在深海流体的收集,保证了流体的压力条件。近些年在海洋专项的支持下,以“科学”轮和“发现”号ROV为平台,该保压流体装置分别在冲绳海槽热液区、台西南冷泉区、马努斯热液区域收集了珍贵的流体,为实验室内的分析提供了样品。

天然气水合物在低温(0℃~10℃),高压(>10MPa)环境下稳定存在,因此对于天然气水合物的收集需要满足低温高压的条件。固体样品保温保压采样器主要用于收集天然气水合物、深海大型生物、深海沉积物等样品。该设备的外壁材质和良好的密封性保证了低温高压条件。

 

样品采集设备

深水可视化可控轻型沉积物取样系统—“开拓3500”是中科院海洋战略先导专项子课题支持研发的沉积物取样系统,它具备以下3个明显的优点:(1)可以获得超长、连续、低扰动的沉积物柱状样品;(2)在水下可以做到可控、可视化;(3)可搭载多种传感器,具有姿态和方向测量功能。相比于普通沉积物重力取样器,轻型可视化重力活塞取样器“开拓3500”质量轻,取样更长,一般是前者的3倍左右;相比于钻探取样,“开拓3500”可以更经济、高效。

电视抓斗是集多种设备于一体的深海底采样设备。主要由抓、铠装电缆和船上操控系统组成。利用调查船甲板监控平台,在观测海底地貌特征和海底样品图像的基础上,通过控制电视抓斗水下作业状态,使动力机械抓斗实现深海底目标样品的准确采集,主要用于海底块状硫化物、多金属结核、锰结壳及其他沉积物的采样。

基于ROV平台的小型钻机以液压驱动,主要应用在高压、低温、底层流多变等的深海环境,具有高效性、低功耗、高硬度、保真性等特点。基于ROV的沉积物柱状取样器可通过ROV机械手夹持,对深海沉积物进行精确取样,并且保证了沉积物的原位特征,这些样品对海洋化学、海洋地质、海洋生物的研究都提供了重要的研究对象以便我们对于冷泉区环境特征有更深一步的认识。

 

激光拉曼探测设备

本中心自主研发了一套可用于深海原位探测的RiPRaman insertion Probe)拉曼光谱系统。光源为Nd:YAG激光器,波长为532nm,功率为100mW;光谱仪是定制的光谱仪(N-RXNE-532-RA-SPKOSIUSA),采用多路复用光栅(HoloPlexTM KOSI USA)CCD(DU-440 A-BV-136 AndorUK))的像素是2048×512,冷却温度是-40℃。通过光谱仪分光后的光谱信号投射到面阵CCD的上下两个区域,全波段光谱由上下两段光谱拼接而成,因此光谱范围是100-4325cm-1,分辨率为1cm-1

RiP系统已经被成功用于深海极端环境的原位探测中去。在对天然气水合物的探测中起到了很重要的作用。在2016年对台西南冷泉区的原位探测中,我们首次发现了暴露在在南海表层的天然气水合物。激光拉曼与显微镜结合起来的显微激光拉曼技术可以对拉曼活性的物质进行微观研究,例如在深海岩石、生物方面都得到了显著应用。之后发展的共聚焦显微激光拉曼技术在空间分辨率和灵敏度方面有了大幅提升,再加上成像技术,使我们对样品的成分、峰宽、频移变化有了等直观的认识。