日前，山东大学微生物技术国家重点实验室教授李盛英团队联合中外科学家在国际顶级期刊《自然》在线发表合作成果，建立了超过4.31万个海洋微生物基因组和24.58亿条基因序列的大型数据库，从中发掘塑料降解酶、基因编辑工具、抗菌肽等重要基因资源。
随着海洋探采技术、高通量测序技术以及宏基因组学研究的发展，海洋微生物测序数据呈现爆炸式增长，海洋微生物功能基因和功能酶资源的开发应用有望取得重大突破，推动我国生物经济的技术创新和产业升级。研究团队对目前已公开的近240TB海洋微生物宏基因组数据进行重分析，构建了包含超过4.31万个海洋微生物基因组和24.58亿条基因序列的大型数据库，深度揭示了海洋微生物的物种多样性，并成功发现多种PET塑料降解酶、高活性抗菌肽等。研究成果不仅为海洋微生物的演化、环境适应性及生态学研究提供了前所未有的机遇，同时为海洋微生物基因资源的开发提供了实践案例，将极大推动海洋微生物资源在相关产业的应用发展。
该数据库包含了24195个物种水平的非冗余基因组，其中近1万个基因组是本研究所特有的发现，主要来自深海、沉积物、共附生等生境，极大拓宽了我们对海洋微生物多样性的理解，刷新了海洋原核微生物基因组大小的上限，揭示了缺氧海洋环境中大基因组细菌的适应性演化规律，解析了全球海洋微生物群落的生物地理分布，为理解微生物在不同海洋环境中的遗传连通性提供了新的视角。
研究团队进一步构建了包含24.58亿非冗余基因序列的蛋白质数据库。针对塑料废弃物对海洋环境造成的日益严峻的白色污染，研究团队利用这一数据库进行了PET塑料降解酶的定向挖掘，从深海热液喷口及深渊海沟的样品测序数据中筛选出3个嗜盐耐热PET水解酶，其中活性最高的可在3天内将PET膜大部分降解。这是国际上首次从深海中发现的高活性PET水解酶，不仅展示了蛋白质数据库在生物勘探领域的应用潜力，也为PET塑料的生物降解与再生这一热点领域提供了全新的工具。
有关专家表示，该研究成果标志着海洋宏基因组学领域的一个新高度，凸显了海洋微生物在改善人类福祉和促进环境可持续性方面的关键作用。这些发现不仅为海洋的可持续探索和利用开辟了广阔空间，也为未来的生物技术和生物医学研究提供了新的选择。
来源：光明日报
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