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深圳研究院完成国内首个城市近海海域微生物第一阶段调查
发布时间:2021-01-15   编辑:深圳研究院   作者:深圳研究院   审核:廖宝林   来源:深圳研究院   浏览次数:

近日,随着2020年度最后一次海洋微生物调查采样工作结束,标志着南海海洋微生物调查项目第一阶段(2018-2020年)实地采样工作顺利完成。在长达三年的调查中,广东海洋大学深圳研究院的科研人员收集保存了微生物株系五万多株,涉及到29个门、35个纲、48个目、42个科、28个属,获得高通量测序数据12.2T,对红杆菌、红环菌、弯曲菌等46个株系菌株进行了全基因组测序。

 海洋微生物调查的“九年义务行动”

 2018年3月,广东海洋大学深圳研究院下属科研团队广东省水生动物健康评估工程技术研究中心,联合中科院微生物所、深圳市渔业服务与水产技术推广总站、华大基因等单位,正式启动南海海洋微生物调查,项目计划用时9年,除了并行探查珊瑚礁、红树林和海草床三大典型海洋生态系统的微生物资源并分别建库之外,第一阶段主要瞄准入海口海洋微生物调查;第二阶段主要瞄准人和海洋动物致病微生物调查;第三阶段则主要瞄准常见海洋微生物的实时监测。

 广东省水生动物健康评估工程技术研究中心负责人鲁义善表示,在国际上和国内,还没有针对一个城市周边海域海洋微生物如此具体的公益调查项目;他们之所以在没有任何财政支持的情况下开展该项工作,完全是出于深圳建设全球海洋中心城市的需要以及科研人员的学术敏感性。

 尽管项目周期长、覆盖面广、数据多、人员少、资金捉襟见肘,但作为项目牵头人,鲁义善认为开展海洋微生物调查、摸清深圳海洋微生物家底,必须做,因为海洋微生物是具有重大科学意义和极大应用前景的战略资源,具有极高的科研价值和产业价值。

 之所以第一阶段瞄准入海口海洋微生物资源,因为入海口有咸淡水交汇,海洋微生物丰度和多样性比较高。因此,南海海洋微生物调查瞄准了深圳的11条河流,其中有8条是入海的,有3条是共用一个入海口,总共6个入海口。每年按春夏秋冬四季采取水样和底泥样品,采样后进行样本编号、样本分析等流程,得出结果。

 聚焦三大典型海洋生态 构建微生物“四库全书”

 海洋覆盖地球面积的 70%,蕴藏着全球 80% 以上的物种。而微生物是海洋中的重要生命形式,约占海洋总生物量的90%,海洋微生物具有生态群落结构多样性和物种多样性,构成了地球上最为庞大并有待开发的资源宝库。

 由于深圳入海口与红树林、珊瑚礁等生境密切相关,海洋微生物调查还利用全国珊瑚礁普查志愿者的人力资源,聚焦珊瑚礁、红树林、海草床三大典型海洋生态系统,构建三大典型海洋生态系统微生物的“四库全书”,包括种质资源库、基因资源库、活性物质库、病原库等。

 针对“四库全书”,微生物调查将深圳周边及南海区海洋微生物的多样性年度的波动规律、季节的波动规律、以及不同入海口之间的差异,进行横向和纵向的比较、时间和空间两个维度的对比,真正得到详实的数据。

 在三年的调查中,科研人员龙梦博士就从红树林海洋生态系统中分离出几株拮抗菌,对16种水产动物病原菌都有非常好的抑制作用,具有巨大的药用前景。如果未来将它产业化生产,运用到水产养殖当中,不仅可以防病、抗病,还可以减少抗生素的使用,从而使无抗养殖成为一种现实。

 关注公共卫生安全 服务人类健康

 经过第一阶段三年的调查,科研人员在海洋微生物中发现了大量的致病菌,有些致病菌既会感染人,又能感染海洋动物,国际上统称为水传播疾病(waterborne diseases);据WHO统计,全球每年因水传播疾病导致死亡人数为150万人。2020年,因为新冠疫情,广大市民对公共卫生安全更加关注。从2021年开始,接下来的三年,科研人员将对前三年得到的致病微生物在深圳主要海滨浴场和滨海公园水域进行监测,进行风险分级,从而为公共卫生安全提供预警,防患于未然!

 在海洋微生物调查的最后一个三年(2024—2026年),调查组将建立主要海洋微生物的在线监测技术,与官方的海洋环境浮标监测位点进行结合,深度分析溶氧、盐度、pH值、温度等水质参数与微生物区系的内在关系,得出海洋微生物与其他环境因子的相关性,从而可对全球变暖态势下海洋微生物的大爆发的风险进行预警,最终形成“学术—公益—产业”三位一体的海洋微生物资源库。

产业化前景大 更需要知识产权保护

 依托第一阶段调查得到的大量数据、以及分离出来的益生菌、拮抗菌、生防菌、生态菌、工程菌等功能菌株,广东省水生动物健康评估工程技术研究中心以“海洋功能微生物开发与利用”为题参加了2020年深圳市创新创业大赛,并成功晋级半决赛。同时还参加了南方创投网海洋产业路演,引起了资本方的关注。“海洋微生物产业前景无限。”鲁义善表示,产业化的优势就是可以大规模发酵、投入生产的门槛非常低。

 正因为产业化难度不大,研究成果、知识产权的保护就显得尤为重要。鲁义善指出,“一株菌株,如果不打标签、不做分子标记,别人就很容易从产品中分离得到,将我们大海捞针得到的优质资源轻而易举地盗用并进行生产销售。也就是说,对于有应用前景的微生物,我们必须打上特定的分子标签,相关的技术在国际上已经非常成熟。”因此,调查除了获得微生物,还要申请相关的专利、进行知识产权的保护。

 建设全球海洋中心城市、摸清深圳海洋微生物家底,海洋微生物调查让大家把眼光瞄准了海洋的微观世界,这是一项求真、务实的工作。鲁义善强调说,“由于缺乏科考船及深潜等条件,我们不打极端微生物概念,也不打深海微生物概念,因为我国已依托海洋三所建成了国家级的大洋微生物资源库,并取得了丰硕的成果。我们就瞄准我们身边的、与市民关系最密切、对沿海居民潜在威胁最大且丰度最高的近海海域微生物资源进行调查”。今后,我们要走的路还很长远,但是已经在路上了,而且每一步都要走得扎实,向海图强、未来可期!

 

 

  

 

 

 

 

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