日前，山東大學(xué)微生物技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗室教授李盛英團隊聯(lián)合中外科學(xué)家在國際頂級期刊《自然》在線(xiàn)發(fā)表合作成果，建立了超過(guò)4.31萬(wàn)個(gè)海洋微生物基因組和24.58億條基因序列的大型數據庫，從中發(fā)掘塑料降解酶、基因編輯工具、抗菌肽等重要基因資源。
隨著(zhù)海洋探采技術(shù)、高通量測序技術(shù)以及宏基因組學(xué)研究的發(fā)展，海洋微生物測序數據呈現爆炸式增長(cháng)，海洋微生物功能基因和功能酶資源的開(kāi)發(fā)應用有望取得重大突破，推動(dòng)我國生物經(jīng)濟的技術(shù)創(chuàng )新和產(chǎn)業(yè)升級。研究團隊對目前已公開(kāi)的近240TB海洋微生物宏基因組數據進(jìn)行重分析，構建了包含超過(guò)4.31萬(wàn)個(gè)海洋微生物基因組和24.58億條基因序列的大型數據庫，深度揭示了海洋微生物的物種多樣性，并成功發(fā)現多種PET塑料降解酶、高活性抗菌肽等。研究成果不僅為海洋微生物的演化、環(huán)境適應性及生態(tài)學(xué)研究提供了前所未有的機遇，同時(shí)為海洋微生物基因資源的開(kāi)發(fā)提供了實(shí)踐案例，將極大推動(dòng)海洋微生物資源在相關(guān)產(chǎn)業(yè)的應用發(fā)展。
該數據庫包含了24195個(gè)物種水平的非冗余基因組，其中近1萬(wàn)個(gè)基因組是本研究所特有的發(fā)現，主要來(lái)自深海、沉積物、共附生等生境，極大拓寬了我們對海洋微生物多樣性的理解，刷新了海洋原核微生物基因組大小的上限，揭示了缺氧海洋環(huán)境中大基因組細菌的適應性演化規律，解析了全球海洋微生物群落的生物地理分布，為理解微生物在不同海洋環(huán)境中的遺傳連通性提供了新的視角。
研究團隊進(jìn)一步構建了包含24.58億非冗余基因序列的蛋白質(zhì)數據庫。針對塑料廢棄物對海洋環(huán)境造成的日益嚴峻的白色污染，研究團隊利用這一數據庫進(jìn)行了PET塑料降解酶的定向挖掘，從深海熱液噴口及深淵海溝的樣品測序數據中篩選出3個(gè)嗜鹽耐熱PET水解酶，其中活性最高的可在3天內將PET膜大部分降解。這是國際上首次從深海中發(fā)現的高活性PET水解酶，不僅展示了蛋白質(zhì)數據庫在生物勘探領(lǐng)域的應用潛力，也為PET塑料的生物降解與再生這一熱點(diǎn)領(lǐng)域提供了全新的工具。
有關(guān)專(zhuān)家表示，該研究成果標志著(zhù)海洋宏基因組學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)新高度，凸顯了海洋微生物在改善人類(lèi)福祉和促進(jìn)環(huán)境可持續性方面的關(guān)鍵作用。這些發(fā)現不僅為海洋的可持續探索和利用開(kāi)辟了廣闊空間，也為未來(lái)的生物技術(shù)和生物醫學(xué)研究提供了新的選擇。
來(lái)源：光明日報
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