科学研究
Polar Research
极地低温微生物种质资源库建设及微生物资源挖掘研究进展
从南北极各类生境中分离出可培养细菌1086株,其中发现9个新种,对8株细菌及放线菌开展了全基因组测序及解析,相关论文已发表于细菌分类学国际权威学术刊物上。这些菌株资源及实验室前期保藏菌株为本学科研究持续开展新种属分类学研究、极地特殊环境微生物多样性研究、微生物基因组学与适应性机制研究、新型酶与酶基因研究、活性天然产物研究提供了充足的极地微生物菌株资源。在积累多年菌株资源的基础上,实验室自主建立了极地微生物种质资源库(Polar Microorganisms Collection of China, PMCC),PMCC目前是我国最主要的南北极微生物资源保藏库和共享利用机构,负责南北极海洋、陆地、冰雪和湖泊等极地微生物种质资源的收集、分离、纯化、鉴定、整理、保藏、与共享。截止目前已分离到近3万株极地微生物。主要包括从南北极深海沉积/潮间带沉积中分离的放线菌、从冰川/海冰中分离的嗜冷/耐冷细菌、从格罗夫山寒漠土壤中分离到的耐干旱抗辐射菌株、从恩克斯堡岛企鹅聚集地土壤中分离的微生物菌株、从南北极雪藻样品中分离的关联菌株等。历次远洋、极地考察获得微藻分纯藻种近300株, 包括极地不同生境中分离纯化的绿藻,黄藻,硅藻,蓝藻,甲藻等。首批600多株极地微生物标准化整理信息已在国家极地数据中心-极地微生物种质资源库上线(https://www.chinare.org.cn/pmcc/)。相关工作进展获得人民日报创新谈专栏评论关注。
图1人民日报专栏报道 ”保护和认识极地微生物很有意义(创新谈)”
在极地微生物基因和产物资源研究方面,实验室相继发现并解析了卤化酶、β-半乳糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、几丁质酶、几丁质脱乙酰酶、抗冻蛋白等极地新型大分子产物的理化性质以及其结构与功能关系,并对其开展了应用潜力评价,初步揭示了极地微生物新型酶在食品、医药、农业和环境等领域的潜在应用前景和价值,为它们在上述领域的开发应用奠定资源与技术的应用基础,相关论文已发表于国际知名期刊《Marine Drugs》上。
图 2极地菌株Pseudomonas sp. GWSMS-1产生的几丁质酶对多种植物病原真菌表现出显著抗性,具有在生物防治领域潜在的应用价值。
上述成果在国际上产生了重要影响,一方面显著提升我国在极地微生物资源领域的资源保有量和国际话语权,另一方面有助于围绕我国极端环境生命科学研究、生物技术创新和未来产业发展等重大需求,为极地生态环境保护、公益科研教育、工农业应用等方面提供特殊环境微生物物种资源、基因资源、信息资源和其他专业技术服务。
相关代表性论文:
1) Liu, K.; Ding, H.; Yu, Y.; Chen, B. A Cold-Adapted Chitinase-Producing Bacterium from Antarctica and Its Potential in Biocontrol of Plant Pathogenic Fungi. Mar. Drugs 2019, 17, 695.
2) Yuxin Zhang, Yong Yu, Wei Luo, Yin-xin Zeng, Zong-Jun Du*, Hui-Rong Li*.2021. Devosia beringensis sp.nov., isolated from surface sediment of the Bering Sea. Int.J.Syst.Evol.Microbiol.;71:004995.
3) Liao L, Su S, Zhao B, Fan C, Zhang J, Li H, Chen B. Biosynthetic potential of a novel Antarctic actinobacterium Marisediminicola antarctica ZS314T revealed by genomic data mining and pigment characterization. Marine Drugs 2019, 17(7):388
4) Ding, H.; Zhou, L.; Zeng, Q.; Yu, Y.; Chen, B. Heterologous expression of a thermostable β-1,3-galactosidase and its potential in synthesis of galactooligosaccharides. Mar. Drugs 2018, 16, 415.
5) Ding, H.; Zeng, Q.; Zhou, L.; Yu, Y.; Chen, B. Biochemical and structural insights into a novel thermostable β-1, 3-galactosidase from Marinomonas sp. BSi20414. Mar. Drugs 2017, 15, 13.