研究方向:

  1)微生物对深海极端环境适应机制的研究

  深海是典型的黑暗、高压极端环境,嗜压微生物是深海生态系统中的重要类群。随着深海采样技术的发展及高压微生物特殊培养设备的开发,已从深海环境中分离到一系列嗜压微生物,包括一些常压环境不能生长的严格嗜压菌。对深海嗜压微生物的研究,有助于阐明微生物适应高压环境的机制。同时,深海微生物在适应环境的过程中,进化出独特的代谢途径,能产生特殊的代谢产物,具有潜在的应用价值。研究深海嗜压微生物的极端环境生存策略还提高了对生命适应极端环境的认识和理解,有利于探索生命的起源及生命的演化等理论问题。我们以深海微生物细胞生物学为主要研究内容,综合利用基因组学、分子生物学、生物化学、微生物生理学及生物物理学等研究方法,结合显微观测、微流体技术,研究细胞结构、生长、物质、能量代谢及细胞内生物矿化等表征,阐明海斗深渊微生物对高压极端环境的适应机制并为开发利用深渊微生物资源奠定基础。

  目前我们从三类模式菌入手,研究微生物对深海环境适应机制。第一类是已培养典型模式菌,包括地中海嗜压发光菌Photobacterium phosphoreum和马里亚纳海沟严格嗜压菌Shewanella benthica DB21MT-2和Moritella yayanosii DB21MT-5,分析压力对能量代谢途径、生长、发光及运动的影响。第二类是从不同海域分离培养的深海菌,研究生境和压力适应关系。第三类是趋磁细菌(Magnetotactic bacteria),这是一类能沿地磁场磁力线运动的细菌的总称,在全球铁、硫、氮等元素的生物地球化学循环以及铁磁性矿物的形成过程中发挥了重要作用。研究不同海洋环境及深度趋磁细菌的群落分布特征及高压对这一独特生物矿化过程的影响,以拓展对趋磁细菌资源的开发利用,加深对生物矿化的起源和演化机制的认识。

  2)开发深海工程菌

  揭示微生物对深海极端环境适应机制、开发利用深海微生物资源主要瓶颈包括嗜压微生物培养和遗传工具建立。我们结合深海所工程技术优势,同国内外专家合作,研发微生物压力培养、分析平台。并建立已有模式菌、和未来筛选培养的特殊功能菌的遗传操作系统。同时,利用细菌体内染色体大片段重组技术对深海微生物进行遗传学改造,构建深海工程菌株,以满足研究对深渊极端环境适应机制和开发深海生物资源,生产深海独特代谢产物的需求。