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　　9月(yue)4日，國際頂(ding)級(ji)期刊《自然》(Nature)在(zai)線發表中(zhong)外科學家的合作成果“ Global marine microbial diversity and its potential in bioprospecting ”。該成果建立(li)了全(quan)球最大的海洋微生物組(zu)數(shu)據庫(ku)，從中(zhong)發掘塑(su)料降解酶(mei)、基因編輯(ji)工具、抗菌肽(tai)等重要基因資源。山東大學微生物技術國家重點實驗室(shi)教授(shou)李盛(sheng)英為(wei)文章共(gong)同(tong)通訊作者，助理研究(jiu)員劉(liu)琨(kun)為(wei)文章共(gong)同(tong)第一作者。

　　微生物(wu)(wu)(wu)已在生物(wu)(wu)(wu)制(zhi)造、生物(wu)(wu)(wu)醫(yi)藥、生物(wu)(wu)(wu)農業、環境(jing)治(zhi)理等領域(yu)有了廣(guang)泛的應用(yong)，這(zhe)些(xie)應用(yong)大部分源(yuan)自(zi)陸(lu)地微生物(wu)(wu)(wu)的長期研究開發，而占地球表面積70%以上(shang)的海(hai)洋中蘊含的微生物(wu)(wu)(wu)資(zi)源(yuan)卻尚未得到充分開發。近20年來(lai)，海(hai)洋探采(cai)技(ji)術(shu)、高通量測(ce)(ce)序技(ji)術(shu)以及(ji)宏基因組(zu)學研究日新(xin)月異，海(hai)洋微生物(wu)(wu)(wu)測(ce)(ce)序數據呈(cheng)現爆炸式增長，海(hai)洋微生物(wu)(wu)(wu)功(gong)能(neng)基因和(he)功(gong)能(neng)酶(mei)資(zi)源(yuan)的開發應用(yong)有望取得重大突(tu)破，推(tui)動我國生物(wu)(wu)(wu)經濟的技(ji)術(shu)創新(xin)和(he)產(chan)業升級。

　　研(yan)究(jiu)(jiu)團(tuan)隊對目前已公(gong)開的(de)(de)近240 Tb海(hai)(hai)(hai)洋微(wei)(wei)(wei)生(sheng)物(wu)宏基(ji)(ji)因(yin)組數(shu)據(ju)進行重(zhong)分析，構建了(le)(le)包(bao)含超(chao)過4.31萬個海(hai)(hai)(hai)洋微(wei)(wei)(wei)生(sheng)物(wu)基(ji)(ji)因(yin)組和(he)24.58億條基(ji)(ji)因(yin)序(xu)列的(de)(de)大型(xing)數(shu)據(ju)庫，深度揭示了(le)(le)海(hai)(hai)(hai)洋微(wei)(wei)(wei)生(sheng)物(wu)的(de)(de)物(wu)種多樣性(xing)(xing)，并成(cheng)功發現多種PET塑料降解酶(mei)、新型(xing)CRISPR-Cas系統(tong)和(he)高活性(xing)(xing)抗菌肽。研(yan)究(jiu)(jiu)成(cheng)果不僅為(wei)海(hai)(hai)(hai)洋微(wei)(wei)(wei)生(sheng)物(wu)的(de)(de)演化、環(huan)境適應性(xing)(xing)及生(sheng)態(tai)學研(yan)究(jiu)(jiu)提(ti)供(gong)了(le)(le)前所未(wei)有的(de)(de)機遇，同時為(wei)海(hai)(hai)(hai)洋微(wei)(wei)(wei)生(sheng)物(wu)基(ji)(ji)因(yin)資(zi)源的(de)(de)開發提(ti)供(gong)了(le)(le)實踐(jian)案例，將(jiang)極大地推(tui)動海(hai)(hai)(hai)洋微(wei)(wei)(wei)生(sheng)物(wu)資(zi)源在(zai)相關(guan)產業的(de)(de)應用(yong)發展。

　　本研(yan)究(jiu)構建了(le)迄今(jin)為止最大(da)(da)、最完(wan)整的(de)(de)(de)“全(quan)球海(hai)洋微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)組(zu)數(shu)據庫”——The Global Ocean Microbiome(GOMC)。該數(shu)據庫包含(han)了(le)24195個物(wu)(wu)種水平的(de)(de)(de)非(fei)冗余(yu)基(ji)因(yin)(yin)組(zu)，其(qi)中(zhong)近1萬個基(ji)因(yin)(yin)組(zu)是(shi)本研(yan)究(jiu)所特有的(de)(de)(de)發(fa)現，主要來自于深海(hai)、沉積(ji)物(wu)(wu)、共附生(sheng)等生(sheng)境，極大(da)(da)拓寬(kuan)了(le)我(wo)們對(dui)海(hai)洋微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)多樣(yang)性(xing)的(de)(de)(de)理解，刷(shua)新了(le)海(hai)洋原核微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)基(ji)因(yin)(yin)組(zu)大(da)(da)小(xiao)的(de)(de)(de)上限，揭示了(le)缺氧海(hai)洋環境中(zhong)大(da)(da)基(ji)因(yin)(yin)組(zu)細(xi)菌的(de)(de)(de)適應(ying)性(xing)演化規律，解析了(le)全(quan)球海(hai)洋微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)群落(luo)的(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)地理分布，為理解微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)在不同海(hai)洋環境中(zhong)的(de)(de)(de)遺(yi)傳(chuan)連(lian)通性(xing)提供了(le)新的(de)(de)(de)視(shi)角。

　　研究團隊進(jin)一步構(gou)建(jian)了(le)包(bao)含24.58億非(fei)冗余基因序列的(de)蛋白(bai)質數(shu)據庫(ku)(GOPC)。針對塑料廢棄物對海(hai)(hai)洋環(huan)境造成的(de)日益(yi)嚴峻的(de)白(bai)色污染，利用(yong)GOPC進(jin)行(xing)了(le)PET塑料降(jiang)(jiang)解(jie)酶的(de)定向挖掘，從深海(hai)(hai)熱液噴口及深淵(yuan)海(hai)(hai)溝的(de)樣品測序數(shu)據中篩(shai)選出3個嗜(shi)鹽耐熱PET水解(jie)酶，其催(cui)化活(huo)性(xing)隨NaCl濃度的(de)升高(gao)而增加，比(bi)陸(lu)地微生(sheng)物中發現的(de)IsPETase活(huo)性(xing)高(gao)12-44倍。活(huo)性(xing)最高(gao)的(de)dsPETase05可在3天內將PET膜(mo)大(da)部分降(jiang)(jiang)解(jie)，降(jiang)(jiang)解(jie)率達到83%。這是國際上首次從深海(hai)(hai)中發現的(de)高(gao)活(huo)性(xing)PET水解(jie)酶，不(bu)僅展(zhan)示(shi)了(le)GOPC在生(sheng)物勘(kan)探領(ling)(ling)域的(de)應用(yong)潛力，也(ye)為PET塑料的(de)生(sheng)物降(jiang)(jiang)解(jie)與再生(sheng)這一熱點領(ling)(ling)域提供了(le)全新的(de)工具。

　　國際著名海(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)生(sheng)(sheng)態學研究(jiu)(jiu)專家A. Murat Eren教授(shou)表(biao)示，“該研究(jiu)(jiu)很好(hao)地(di)證明了(le)海(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)的(de)(de)(de)無限可(ke)(ke)能(neng)，為(wei)在海(hai)(hai)(hai)(hai)量基因(yin)(yin)組數據中挖掘生(sheng)(sheng)物(wu)技(ji)術(shu)與生(sheng)(sheng)物(wu)醫學相(xiang)(xiang)關(guan)的(de)(de)(de)寶貴(gui)資源指引了(le)方(fang)向”。另一位海(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)多(duo)樣(yang)性研究(jiu)(jiu)專家Tom O. Delmont表(biao)示，“該成果將對研究(jiu)(jiu)和(he)利用(yong)(yong)海(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)相(xiang)(xiang)關(guan)的(de)(de)(de)多(duo)個研究(jiu)(jiu)領域產(chan)生(sheng)(sheng)持(chi)續、長久(jiu)的(de)(de)(de)積(ji)極(ji)影響”。研究(jiu)(jiu)成果標(biao)志著海(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)宏(hong)基因(yin)(yin)組學領域的(de)(de)(de)一個新(xin)高度，凸顯了(le)海(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)在改善(shan)人類(lei)福祉和(he)促進環境(jing)可(ke)(ke)持(chi)續性方(fang)面的(de)(de)(de)關(guan)鍵作用(yong)(yong)。這些發現不僅為(wei)海(hai)(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)的(de)(de)(de)可(ke)(ke)持(chi)續探(tan)索(suo)和(he)利用(yong)(yong)開辟(pi)了(le)廣闊空間，也為(wei)未(wei)來的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)技(ji)術(shu)和(he)生(sheng)(sheng)物(wu)醫學研究(jiu)(jiu)提(ti)供(gong)了(le)新(xin)的(de)(de)(de)選擇(ze)。

　　華大(da)研(yan)究(jiu)院(yuan)研(yan)究(jiu)員范廣(guang)益、章文蔚，山東大(da)學(xue)(xue)教授李盛英(ying)，英(ying)國東英(ying)吉利大(da)學(xue)(xue)教授Thomas Mock，華大(da)研(yan)究(jiu)院(yuan)孫穎為論文共(gong)同通(tong)訊作者(zhe)。華大(da)研(yan)究(jiu)院(yuan)陳(chen)建(jian)威、賈(jia)洋(yang)洋(yang)、孫穎，山東大(da)學(xue)(xue)劉琨(kun)為論文共(gong)同第(di)一作者(zhe)。本研(yan)究(jiu)受(shou)到國家(jia)重點(dian)研(yan)發計(ji)劃、國家(jia)自然科學(xue)(xue)基金委、廣(guang)東省海(hai)洋(yang)生物(wu)重點(dian)專(zhuan)項、青島(dao)西(xi)海(hai)岸新區創新專(zhuan)項、青島(dao)市千種海(hai)洋(yang)生物(wu)基因測序(xu)項目、三亞崖州灣科技城項目等項目的聯合資助。