上海交通大學(xué)在古菌海洋沉積物碳循環(huán)研究方向取得重要研究進(jìn)展
?????? 4月4日，Nature Microbiology在線刊登了上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院、微生物代謝國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王風(fēng)平教授研究團(tuán)隊(duì)的成果“Genetic and enzymatic evidences for acetogenesis among multiple lineages of the archaeal phylum Bathyarchaeota widespread in marine sediments”，解析了深部生物圈一類(lèi)重要新古菌門(mén)---“深古菌”中部分類(lèi)群的特殊代謝機(jī)制和生物地球化學(xué)功能。
????? “深古菌” （Bathyarchaeota,曾經(jīng)長(zhǎng)期暫命名為“Miscellaneous Crenarchaeota Group”，MCG)，是在海洋沉積物中最為豐富和活躍的一大類(lèi)未培養(yǎng)古菌，據(jù)推算“深古菌”在自然界中有約2-3.9×1028個(gè)細(xì)胞，是地球上含量最豐富的微生物之一，很可能在全球物質(zhì)和能量循環(huán)過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用。然而由于“深古菌”細(xì)胞生長(zhǎng)異常緩慢，至今尚未在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)，而且細(xì)胞體積偏小不宜檢測(cè)（直徑約0.4-0.6微米的球狀顆粒），使得對(duì)其研究進(jìn)展非常緩慢，其地球化學(xué)和生態(tài)學(xué)功能幾乎未知。
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?????? 王風(fēng)平教授領(lǐng)導(dǎo)的地微生物學(xué)研究小組長(zhǎng)期致力于古菌的生物地質(zhì)學(xué)和地球化學(xué)功能研究，綜合利用分子生態(tài)，環(huán)境組學(xué)和地質(zhì)/地球化學(xué)技術(shù)開(kāi)展深部生物圈未培養(yǎng)古菌的研究。繼發(fā)現(xiàn)“深古菌”含有光合作用相關(guān)基因（ISME J 2009），發(fā)現(xiàn)并命名“深古菌”新門(mén)（ISME J 2014）等研究成果的基礎(chǔ)上，近期研究團(tuán)隊(duì)與深圳高等研究院的李猛教授和美國(guó)伍茲霍爾海洋研究所的Stefan M Sievert教授合作，成功解析了“深古菌”部分類(lèi)群的獨(dú)特代謝形式。研究發(fā)現(xiàn)其同時(shí)具有降解難降解有機(jī)化合物例如芳香烴化合物，幾丁質(zhì)，纖維素等的代謝途徑和利用無(wú)機(jī)碳自養(yǎng)合成乙酸的途徑，提出“深古菌”是海洋沉積物中碳循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)的核心驅(qū)動(dòng)者（圖1）。這是首次發(fā)現(xiàn)和通過(guò)酶學(xué)功能檢測(cè)證實(shí)古菌具有自養(yǎng)產(chǎn)乙酸的代謝方式，極大地拓展了對(duì)古菌代謝多樣性的認(rèn)識(shí)，促使研究者們重新思考和理解古菌在深部生物圈的生態(tài)地位和功能，同時(shí)也為認(rèn)識(shí)早期生命的起源打開(kāi)了一扇新的窗戶。
?????? 該項(xiàng)工作為深入理解海洋碳循環(huán)機(jī)制做出了貢獻(xiàn)。研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期以來(lái)得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（杰出青年基金，南海重大研究計(jì)劃重點(diǎn)和集成項(xiàng)目等）的支持。同時(shí)研究工作也得到了中國(guó)大洋礦產(chǎn)資源調(diào)查與開(kāi)發(fā)協(xié)會(huì)生物專(zhuān)項(xiàng)的支持。
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