7月1日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Environmental Microbiology刊發(fā)了題為“Maribellus comscasis sp. nov., a novel deep-sea Bacteroidetes bacterium, possessing a prominent capability of degrading cellulose”的文章，報(bào)道了中科院海洋所孫超岷課題組關(guān)于深海冷泉擬桿菌可通過降解藻類多糖促進(jìn)深海營(yíng)養(yǎng)和碳循環(huán)的研究成果，為進(jìn)一步了解深海微生物介導(dǎo)的物質(zhì)能量代謝和碳元素生物地球循環(huán)研究提供了研究范例。
海藻多糖（纖維素、果膠、褐藻多糖等）是一類重要的細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)源和海洋食物網(wǎng)的主要成分，也是驅(qū)動(dòng)海洋表面和深海物質(zhì)能量（如有機(jī)碳）循環(huán)的重要因素。擬桿菌被認(rèn)為是藻類多糖的主要降解者，在海洋碳元素生物地球化學(xué)循環(huán)過程中扮演著重要角色。然而，由于采樣困難和純培養(yǎng)菌株的缺乏，對(duì)深海擬桿菌降解多糖及其參與碳元素循環(huán)的機(jī)制知之甚少。
為此，孫超岷課題組利用 “科學(xué)”號(hào)科考船2018年采集的深海冷泉樣品，通過宏基因組方法分析了擬桿菌的高豐度及富含藻類多糖降解基因的特征；進(jìn)而基于擬桿菌降解多糖的特性設(shè)計(jì)了一種新的富集策略（基礎(chǔ)培養(yǎng)基添加不同藻類多糖），分離培養(yǎng)了一個(gè)擬桿菌新種，并以中國(guó)科學(xué)院海洋大科學(xué)中心（Center of Ocean Mega-Science, Chinese Academy of Sciences）的名字命名該新種的種名為comscasis。該菌株能夠有效降解并利用纖維素、果膠、褐藻多糖、甘露聚糖、木聚糖和淀粉等多糖，尤其偏好降解利用纖維素。通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)聯(lián)合分析研究了該菌株對(duì)纖維素降解和利用的機(jī)制。
研究人員根據(jù)研究結(jié)果推測(cè)，容易降解的藻類多糖首先被海洋表面的微生物利用，而難降解的多糖聚集形成顆粒碎屑向深海中沉降。一旦到達(dá)深海底部，擬桿菌會(huì)釋放相應(yīng)酶降解多糖，進(jìn)而運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞中進(jìn)行代謝，以促進(jìn)自身生長(zhǎng)。而一些裂解產(chǎn)物可以提供給其它微生物利用，最終有效促進(jìn)深部生物圈中的營(yíng)養(yǎng)循環(huán)。研究人員還發(fā)現(xiàn)纖維素不僅可以促進(jìn)擬桿菌的糖類和氨基酸代謝，還可以促進(jìn)其尿素循環(huán)和甲烷代謝。鑒于深海擬桿菌具有顯著的多糖降解能力和高豐度，研究者認(rèn)為擬桿菌是深海營(yíng)養(yǎng)和碳元素生物地球化學(xué)循環(huán)的重要參與者。
中科院實(shí)驗(yàn)海洋生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鄭日寬博士為第一作者，孫超岷研究員為通訊作者。研究得到了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、大洋協(xié)會(huì)“深海生物資源計(jì)劃”等項(xiàng)目聯(lián)合資助。
基于多糖降解特性純培養(yǎng)了一株具有顯著降解各種藻類多糖的深海擬桿菌
轉(zhuǎn)錄組和代謝組聯(lián)合分析深海擬桿菌降解及利用纖維素的分子機(jī)制
擬桿菌降解多糖模式圖及其對(duì)深海營(yíng)養(yǎng)和碳循環(huán)的貢獻(xiàn)
相關(guān)論文：
Rikuan Zheng, Ruining Cai, Rui Liu, Ge Liu, Chaomin Sun*. Maribellus comscasis sp. nov., a novel deep-sea Bacteroidetes bacterium, possessing a prominent capability of degrading cellulose. Environmental Microbiology, 2021, doi: 10.1111/1462-2920.15650.
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