冷泉近底層水樣采集裝置。 課題組供圖
近日，《環(huán)境微生物》報道了中科院海洋研究所研究員孫超岷課題組的最新研究成果。他們發(fā)現(xiàn)，深海冷泉擬桿菌可通過降解藻類多糖促進深海營養(yǎng)和碳循環(huán)。該成果為進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)研究提供了范例。
纖維素、果膠、褐藻多糖等海藻多糖是一類重要的細菌營養(yǎng)源，也是海洋食物網(wǎng)的主要成分，是驅(qū)動海洋表面和有機碳等深海物質(zhì)能量循環(huán)的重要因素。擬桿菌被認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，人們對深海擬桿菌降解多糖及其參與碳元素循環(huán)的機制知之甚少。
為此，孫超岷課題組利用“科學(xué)”號科考船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。并且，課題組基于擬桿菌降解多糖的特性設(shè)計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)了一個擬桿菌新種。該菌株能夠有效降解并利用多糖，尤其偏好降解利用纖維素。課題組通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)聯(lián)合分析研究了該菌株對纖維素降解和利用的機制。
根據(jù)研究結(jié)果，研究人員推測，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。一旦到達深海底部，擬桿菌會釋放相應(yīng)酶降解多糖，進而運輸?shù)郊毎羞M行代謝，以促進自身生長。而一些裂解產(chǎn)物可以供其他微生物利用，最終有效促進深部生物圈中的營養(yǎng)循環(huán)。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1111/1462-2920.15650
來源：《中國科學(xué)報》 記者廖洋 通訊員王敏）
