深海微生物压力耐受极限的研究
批准号:
41776173
项目类别:
面上项目
资助金额:
69.0 万元
负责人:
肖湘
依托单位:
学科分类:
D0604.生物海洋学与海洋生物资源
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
王寒、马晓盼、顾家豪
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中文摘要
伴随着我国深海取样装备技术的发展,获取6,000 m以下至11,000 m的深渊样品成为可能,但分离超嗜压微生物仍然是国际性的难题。前期我们提出了微生物在不同极端环境下有共同适应机制的假说,据此我们利用带有离散剂且成分确定的培养基,富集培养出能在152 MPa下快速生长的嗜冷超嗜压微生物,打破了已知嗜冷嗜压微生物的最适(98 MPa)、最高(140 MPa)生长极限。本研究中力求实现三个目标:1. 超高压条件下加离散剂和未加离散剂培养的微生物代谢途径的差异;2. 分离嗜冷严格超嗜压菌;3. 进一步打破低温条件下微生物生长的高压生长边界(>152MPa)。
英文摘要
With the current development of sampling technology, more and more samples were collected from hadal zone which is at the water depth between 6,000 m to 11,000 m during Chinese cruises. However, it is still an apparent challenge to isolate hyperpiezophiles. Previously, we have proposed that “the common adaptation strategy allows microorganisms adapting to high-hydrostatic pressure similar as to other environmental stresses”. Following this approach,we recently have enriched the psychrophilic and hyperpiezophilic strains at 152 MPa with defined medium supplemented with chaotrope, which broken the up-limit of the optimal-growth-pressure (98 MPa)and the highest-growth-pressure (140 MPa)for piezophiles. In this project, we are achieving three goals: firstly, analyze the microbial metabolic pathways and identify the difference between the enrichment cultures with and without chaotrope under extreme high pressure; secondly, isolate the psychrophilic and hyperpiezophilic strains; thirdly, raise the pressure boundary for microbial growth(>152MPa).
高静水压是深海最普遍的环境参数,高压及其与其他环境因子耦合的叠加效应是深海生命适应和演化的关键驱动力。得益于我国深海取样装备技术的发展,本项目获取了6000-11000米的深渊样品,通过组学大数据分析和实验室模拟培养实验相结合的方式,系统性地研究了深海微生物的压力耐受极限。本项目完善了高压适应理论,并在目前已知所有生命形式中进行了实验验证,研究对象包括了原核(古菌和细菌)、真核和病毒。在古菌中,首次通过高温边界条件下的实验室自进化实现了耐压到嗜压的突变,揭示了温压之间的耦合关系,提出了嗜压特性形成的新路径。在182 MPa下富集获得的微生物群落,突破了目前已报道的嗜压菌生长最适(120 MPa)和最高(140 MPa)生长压力极限,揭示了离散剂MgCl2的添加对微生物超高压适应的作用。本项目还将深海高压研究从原核拓展到真核,分离和研究了41株深渊真菌,并发现了一株在150 MPa下仍具有代谢活性的耐压真菌,突破了对真菌代谢压力极限的认识。系统地研究了深海病毒,构建了目前为止最大的海沟病毒基因组数据库揭示深渊病毒多样性和分布特征,并以深海丝状噬菌体及其宿主作为模式系统,揭示了深海病毒受DNA磷硫酰化修饰激活的分子机理。此外,本项目通过研究深渊微生物对非生物氨基酸和糖对映体的利用拓展了对域外生命的认知。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:https://doi.org/10.1007/s42995-019-00007-0
发表时间:2020
期刊:Marine Life Science & Technology
影响因子:5.7
作者:Zhifeng Yang;Xiang Xiao;Yu Zhang
通讯作者:Yu Zhang
DOI:https://doi.org/10.1038/s41396-021-00994-y
发表时间:2021
期刊:The ISME journal
影响因子:--
作者:Huahua Jian;Yi Yi;Jiahua Wang;Yali Hao;Mujie Zhang;Siyuan Wang;Canxing Meng;Yue Zhang;Hongmei Jing;Yinzhao Wang;Xiang Xiao
通讯作者:Xiang Xiao
DOI:10.13343/j.cnki.wsxb.20200769
发表时间:2021
期刊:微生物学报
影响因子:--
作者:刘亮霆;肖湘;张宇
通讯作者:张宇
Hydrostatic pressure is the universal key driver of microbial evolution in the deep ocean and beyond
静水压力是深海及其他海域微生物进化的普遍关键驱动力
DOI:10.1111/1758-2229.12915
发表时间:2021
期刊:Environmental Microbiology Reports
影响因子:3.3
作者:Xiang Xiao;Yu Zhang;Fengping Wang
通讯作者:Fengping Wang
DOI:10.1360/ssv-2021-0353
发表时间:2022-01
期刊:中国科学 生命科学
影响因子:--
作者:赵维殳;肖湘
通讯作者:肖湘
深海热液区微生物群落的环境适应性机理研究
- 批准号:41530967
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:296.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:肖湘
- 依托单位:
海底甲烷渗漏区微生物参与甲烷代谢过程的研究
- 批准号:40830213
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:160.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:肖湘
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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