我国学者首次发现海洋异养古菌类群(Marine Group II, MG-II)在富营养河口的持续勃发及机制
2018-01-22   |   8:00 am - 5:00 pm
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        在国家自然科学基金(批准号41530105 和91428308 )的资助下,南方科技大学海洋与工程系讲座教授张传伦(国家“千人计划”特聘教授)牵头的“南方科技大学古菌地球组学重点实验室”近期取得了重要的成果。他们首次报道了海洋古菌MG-II在富营养河口的持续勃发现象,并获得了该类群的全基因组测序,揭示了该类群在珠江口高丰度及对其环境的适应性。该研究成果对于认识古菌在人类活动影响剧烈的富营养海域的生态功能有着重要的意义。相关研究论文近期在线发表于Environmental Microbiology(《环境微生物》)上。

异养古菌MGII在珠江口的勃发及其与藻类的互作关系模式图

 

        古菌(Archaea)又称古细菌、太古菌或太古生物。1977年起,伍斯等合作者认为它们在细胞膜质和基因方面与细菌有着根本的不同,于是正式命名其为古菌(Archaea),与细菌和真核生物(Eukarya)一起构成了生物的三域系统。古菌的英文名字“Archaea”来源于希腊语,是“ancient”古老的意思。因为古菌最初常被发现生活在高盐、高温等极端环境中,比如盐湖,海底热液口,陆地热泉,因此曾经一度被认为是极端微生物,并被认为可能是地球上最早出现的生命,即“古老的生命”。但多数未被鉴定的古菌并不生活在上述极端环境。1992年,Science和Nature同时报道在海洋中发现了适应低温生长的古菌,并简单把他们分为Marine Group I(MG- I)和Marine Group II(MG -II)。目前大部分的观测和研究结果显示,MG-I是自养类型,也称海洋氨氧化古菌,属于奇古菌门,MG-II则是异养类型,属广古菌门;MGII主要分布于表层海水,MGI则随着海水深度的增加而增加。全球海洋MG-II的细胞数约为3 ×1027个,占全球海洋水体中微生物总量的近十分之一,但该类群的海洋生态功能却一直没有得到很好的阐释。
        张传伦教授团队在对珠江口的古菌类群进行连续一年的逐月观测后,发现无论是在丰水期,还是在枯水期,均检测到MG-II在珠江口咸淡水混合区的高丰度,比已报道的其他海域的最高值还要高10倍,提示了该类群对珠江口环境的适应性。利用宏基因组分离方法成功分离到首个河口环境的MG-II基因组,命名为MGIIa_P。MGIIa_P是第一个含有过氧化氢酶基因的MG-II宏基因组,同时也含有较高比例的糖苷水解酶,提示MG-II既能抵抗光和藻类释放的氧自由基,又可以利用光合藻类产生的多糖,这可能是其对珠江口富营养环境适应性的基因基础。MG-II在珠江口的高丰度及异养代谢特征,提示该类群在河口有机质的转化过程中发挥着重要作用,而这些都是在之前的微生物海洋学研究中忽视的部分。该论文第一作者为同济大学海洋与地球科学学院的副研究员谢伟,是近几年来在张传伦教授团队中成长起来的青年学者,张传伦教授为此文的共同通讯作者。

 

文章链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1462-2920.14004/full

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