Genome Biology:研讨解析马里亚纳海沟最深邃深挚积物完全生物圈构造并拆散其微生物

Genome Biology在线颁发了中国迷信院分子动物迷信杰出立异中间中科院合成生物学重点试验室研讨员李轩课题组和上海陆地年夜学传授方家松研讨组、复旦年夜学传授南蓬研讨组单干实现的题为Revealing the full biosphere structure and versatile metabolic functions in the deepest ocean sediment of the Challenger Deep的论文。

该研讨针对地球最深处、马里亚纳海沟挑战者深渊的堆积物生态情况，应用深度宏基因组阐发和年夜规模微生物培育拆散等办法，提醒了地球最深陆地堆积物的完全生物圈，包含细菌、古菌、真核微生物和病毒的生物群落构造、基因组序列草图和代谢生归天学潜能。此外，该研讨还从马里亚纳海沟堆积物中培育拆散了2000多株（包含一些新物种）极度生态情况的微生物和真菌。

马里亚纳海沟由两个地质结构板块（菲律宾海板块和宁靖洋板块）碰撞挤压造成。它领有地球上已知的最深海疆，达11，000米深的挑战者深渊。这里完整暗中，接受极高的水压（1100个年夜气压）、高温（2-4度）、低含氧量，且无机养分物资匮乏，是地球上最顽劣的极度生态情况。对深渊极度生态情况的研讨，特殊是马里亚纳海沟的生物圈，因为技术前提的限定，遭逢了较年夜挑战。尽管同位素标志试验发现深渊表层堆积物有较沉闷的生物代谢运动，但通过16S（核糖体RNA基因）扩增子测序研讨马里亚纳海沟堆积物的微生物种群时，仅得到了和古菌品种的片断序列信息，学界对马里亚纳海沟堆积物中完全生物圈构造和微生物代谢功效知之甚少，更缺乏微生物群体的基因组序列草图。同时，学界也对马里亚纳海沟堆积物中真核微生物群落和能够存在的陆地病毒无所不知。该单干团队等应用“张謇”号陆地迷信考查船，于2016年12月至2017年1月对马里亚纳海沟挑战者深渊展开了陆地物理、陆地化学、陆地生物的综合生态查询拜访研讨。

单干团队对采集的马里亚纳海沟堆积物标本，应用深度宏基因组测序阐发办法，初次提醒了地球最深陆地堆积物的完全生物圈，包含细菌、古菌、真核微生物和病毒的生物群落构造、基因组序列草图和代谢生归天学潜能。次要研讨结果包含：（1）构建得到了马里亚纳海沟堆积物中、代表26个门的共178个/古菌的宏因组组装序列草图（Metagenome-Assembled Genome），提醒了马里亚纳海沟深渊微生物以混配合养和兼性厌氧代谢为次要特征的生存方式。（2）发现了马里亚纳海沟堆积物真核微生物群落由子囊菌、担子菌等六个真菌门为主。这些真菌具备异化和同化硫酸盐还原反馈、硫氢化合物的氧化反馈才能，这些成果暗示了真核微生物在海底生物地质化学轮回中的作用。（3）宏病毒组学阐发发现马里亚纳海沟堆积物中存在至多15个科的陆地病毒。对次要的有尾噬菌体目（Caudovirales）病毒的退化阐发，发现了两个马里亚纳海沟特异的肌尾噬菌体科（Myoviridae）病毒退化分枝（MT clade I and II）和长尾噬菌体科（Siphoviridae）的 病毒退化分枝（MT clade Ⅲ）。这些病毒携带了年夜量的辅助代谢基因（auxiliary metabolic genes），发现这些基因具备调理病毒宿主碳水化合物代谢、氮和硫的代谢轮回的作用。

此外，单干团队还应用24种分歧类型微生物培育基，展开了马里亚纳海沟堆积物标本在分歧前提下（4℃/28℃；有氧/厌氧）的年夜规模微生物培育拆散，共拆散到超过2000株极度生态情况的细菌和真菌，共鉴定了1070种细菌和19种真菌，发现了至多19个起源于马里亚纳海沟的新物种和3个真菌新物种。低压培育测试证明了它们的耐压个性，它们为马里亚纳海沟堆积物的极度情况微生物成长、心理和代谢研讨提供了紧张的物资根底。(100yiyao.com）