华大在《自然》发表海洋基因库新成果 - 海洋农业可行性研究成果

【深圳商报讯】（首席记者 袁静娴）9月4日晚11时，华大生命科学研究院联合山东大学、英国东安格利亚大学、中国海洋大学、厦门大学、丹麦哥本哈根大学等机构，在《自然》（Nature）上发表了一项重磅研究成果。

该成果通过对目前已公开的海洋微生物宏基因组数据进行分析和深度挖掘，不仅构建了迄今为止最完整的海洋微生物基因数据库，更从中发现了大量具有应用潜力的基因资源，为开发新型基因编辑工具、抗菌肽、PET塑料降解酶等提供了全新的思路，将极大地推动相关产业的应用发展。

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研究团队历时5年，通过对目前已公开的接近240 Tb海洋微生物宏基因组数据进行重分析，构建了拥有超4.31万个海洋微生物基因组和24.58亿个基因序列的海洋微生物组数据库（GOMC），包含从南极到北极、从近海到深远海、从表层海洋到万米超深渊等多样化的海洋生态系统。该数据库是已报道海洋基因组数据库Tara Ocean的3倍、蛋白序列库的60倍。其中，2万多个微生物是潜在新发现物种，近1万个微生物为在深海等独特生境中首次发现。

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该研究不仅极大拓宽了对海洋微生物多样性的理解，刷新了过去认知中海洋原核微生物基因组大小的上限，揭示了缺氧海洋环境对大基因组细菌的适应性演化提供了选择压力，解析了全球海洋微生物群落的生物地理分布规律，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。

GOMC数据库犹如一座宝库，蕴藏着无数待发现的基因宝藏。研究团队介绍，针对该基因数据库，此次研究利用深度学习算法工具对其进行挖掘，发现了多项具有应用潜力的基因资源，将沧海“遗”珠打磨成耀眼的沧海“明”珠。

在该研究中，研究团队鉴定出了36个新型CRISPR-Cas9基因编辑系统，并挖掘出了一个具有潜在应用价值的新型Cas9编辑系统（Om1Cas9），将助力我国在基因编辑工具使用上具有更多独立性和选择。

研究团队鉴定了117个新型抗菌肽，并通过生物合成和实验验证发现其中10个抗菌肽具有显著抗菌活性及广谱抗菌效果。基于该成果，华大目前已联合香港理工大学成立香港理工大学-华大·全球深海资源基因组学和合成生物学联合研究中心，实施进一步研发和产业化，或将为抗生素耐药性难题提供新的解决方案。

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塑料污染是全球性难题。团队发掘了3个深海来源的高活性新型嗜盐PET塑料降解酶，3天内对PET薄膜降解率达到83%，是已报道的IsPETase塑料降解酶活性的44倍。以PET生物酶法来降解、再生和升级PET塑料可以解决塑料污染，提升环境生态效益，是全球科学研究和产业应用的热点，减少塑料制造工业对石油的依赖和碳排放。

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“本研究标志着海洋宏基因组学领域的一个新高度，凸显了海洋微生物组在改善人类福祉和促进环境可持续性发展上的关键作用。这些发现不仅为全球科学家对海洋的可持续探索和利用开辟了广阔前景，也为未来的生物技术和生物医学研究奠定了基础。”文章共同第一作者、华大生命科学研究院陈建威博士表示。

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