海洋嗜熱菌廣泛存在于深?；鹕娇?、熱液流和油氣田等高溫厭氧環(huán)境中。嗜熱菌特殊的生存環(huán)境為微生物生理、進(jìn)化、生態(tài)研究和工業(yè)應(yīng)用提供了良好的素材。青島能源所李福利研究員所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)近年來一直專注于嗜熱微生物的研究。
該團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)嗜熱菌不僅存在于油氣田、火山口等高溫環(huán)境，近岸低溫海洋環(huán)境下也存在著豐富的嗜熱菌資源。褐藻是一類重要的海洋初級(jí)生產(chǎn)者，在CO2吸收和近岸碳循環(huán)發(fā)揮重要作用，其降解機(jī)制一直備受關(guān)注。該團(tuán)隊(duì)冀世奇副研究員等從海洋環(huán)境中分離到大量嗜熱菌新種，其中Defluviitalea phaphyphila可高效發(fā)酵利用褐藻產(chǎn)乙醇12 g/L，轉(zhuǎn)化率達(dá)0.25。通過基因組分析和關(guān)鍵酶表征，發(fā)現(xiàn)該菌具有一個(gè)完整的褐藻（褐藻膠、甘露醇和海帶多糖）降解利用系統(tǒng)，相關(guān)成果于近日在線發(fā)表于Applied and Environmental Microbiology (Ji et al, 2016, doi: 10.1128/AEM.03297-15; 圖1）。褐藻膠降解途徑中包含若干具有高溫酶活的褐藻膠裂解酶，與之前報(bào)道的褐藻膠酶相比，這些酶具有更高的催化效率和優(yōu)良的熱穩(wěn)定性。酶法降解褐藻膠條件溫和，綠色安全，酶降解過程中可保持寡糖的天然不飽和構(gòu)型和生物學(xué)活性，在寡糖生產(chǎn)中具有優(yōu)勢(shì)，有較大的工業(yè)應(yīng)用前景。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)了一條不同于傳統(tǒng)方式的甘露醇代謝途徑。
李福利研究員近期受邀編輯《Thermophilic Microorganisms》一書，由Caister Academic Press正式出版(圖2)。該書包含了嗜熱微生物的生態(tài)多樣性、熱穩(wěn)定生物催化劑、嗜熱病毒、DNA復(fù)制以及代謝工程。該書由來自加拿大、中國(guó)、德國(guó)、日本和美國(guó)等的相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜揖帉憽?/span>
上述研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省杰出青年基金、所長(zhǎng)創(chuàng)新基金和山東省科技發(fā)展計(jì)劃等支持。
相關(guān)發(fā)表文章和著作:
1. Thermophilic microorganisms, Edited by LI Fu-Li, England: Caister Academic Press, 2015.
2. Brassicibacter thermophilus sp. nov., a thermophilic bacterium isolated from coastal sediment, International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2015, 65: 2870.
3. Defluviitalea phaphyphila sp. nov., a novel thermophilic bacterium that degrades brown algae, Applied and Environmental Microbiology, 2016, doi: 10.1128/AEM.03297-15.
4. Biochemical and structural characterization of alginate lyases: An update, Current Biotechnology, 2015, DOI: 10.2174/2211550104666150723231423.
圖1 Defluviitalea phaphyphila 降解侵入海帶細(xì)胞壁后形成小孔的掃描電鏡照片
圖2 Thermophilic Microorganisms封面
