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构建最完整海洋微生物组数据库
3 c6 Q! W$ ]. c2 i- f: N9 q 发现多项具有应用潜力基因资源 1 X) \: Y# p+ {* R1 ]% z4 \
青岛自贸片区“千种海洋生物基因测序项目”首年成果发布，近万个微生物为在深海等独特生境中首次发现 - Y, H" {, L' b Q5 ^' R
青岛日报社/观海新闻9月5日讯 青岛海洋研究成果取得新突破。今天，“千种海洋生物基因测序项目”暨全球海洋微生物基因库建设及应用成果联合发布会在青岛自贸片区中德生态园举行，全球海洋微生物基因组数据库成果和全球海洋微生物功能基因资源挖掘研究成果发布。就在前一天，这项重磅研究成果在全球顶级学术期刊《自然》上发表。 
* d8 o1 R. D- e8 i 国际著名海洋微生物生态学研究专家A. Murat Eren教授表示：“该研究很好地证明了海洋微生物的无限可能，为在海量基因组数据中挖掘生物技术与生物医学相关的宝贵资源指引了方向”。  
1 Q. \, M7 N `# W2 X 全球海洋微生物基因组数据集概览。
9 e4 z! P! L& ]+ K 该研究成果由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共同发布。研究团队历时五年，通过对目前已公开的接近240Tb海洋微生物宏基因组数据重分析，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（The Global Ocean Microbiome Catalogue，简称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。 - R+ c3 ?+ Q8 K" t3 i
这是迄今为止最完整的海洋微生物组数据库，是欧美发达国家海洋基因数据库——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。 " \( T' a4 `1 i5 o
据介绍，本研究使用宏基因组分箱技术对海量数据重分析，成功重构了4.31万个海洋细菌和古菌基因组。宏基因组，通常指特定环境中微生物群落所有遗传物质的集合，由于其包含的微生物种类及数量极其庞大，研究者通常会将其作为一个整体研究，分析其中各种微生物的功能和彼此之间的关系及相互作用。使用宏基因组分箱技术，避免了环境中大部分微生物无法通过人工培养获得的难题，打开了宏基因组的“盲盒”，为海洋微生物“暗物质”挖掘及其功能资源化利用提供了基础。
) G1 q9 K8 g, B1 T! o 在构建海洋微生物组数据库的同时，研究团队利用深度学习算法工具挖掘研究，发现多项具有应用潜力的基因资源，取得开发最新基因编辑工具、发现新型抗菌肽和塑料降解酶等系列突破性重大成果。 ( c/ e8 |! v) K3 b: x: m
“基因剪刀”CRISPR-Cas9，被誉为生命科学领域的革命性技术。在本研究中，研究团队鉴定出36个新型CRISPR-Cas9基因编辑系统，并挖掘出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。  8 r: K) Z v4 w- j* M/ }
青岛华大基因研究院院长范广益介绍，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。当天活动上，这一研究中心正式揭牌。   ; c6 i x$ c! Y& j9 {
针对塑料污染难题，研究团队发掘了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%，或将助力我国实现PET塑料的绿色低碳可持续利用。
9 {, w6 t& C" F 海洋微生物组数据库如同一座宝库，蕴藏着无数待发现的基因宝藏。当天，海洋微生物酶基因资源利用联盟成立，期待将更多沧海“遗”珠打磨成沧海“明”珠。
9 B- k# T s, b& o, @3 h, | 开展“千种海洋生物基因测序”，是纳入商务部《自贸试验区重点工作清单（2023-2025年）》的工作任务，由青岛自贸片区管委承担。此次发布的研究成果，是“千种海洋生物基因测序”任务第一年的重要成果。自2023年10月启动以来，青岛华大基因研究院已牵头完成310余种海洋生物测序基因测序工作，构建起全球海洋微生物数据库。未来，项目还将开展鱼类基因组研究、重要水产种质研究等。
" S+ Z }5 t6 \0 L 基因科技产业是青岛自贸片区和中德生态园全力打造的未来产业。片区瞄准装备及原料生产、基因技术应用服务“两大方向”，基础研究、应用研究、产业转化“三箭齐发”，布局海洋生物解读、基因测序装备及试剂、分子生物育种、基因精准健康和合成生物等五大领域。目前，这里已集聚华大智造、国信制药等具有核心竞争力企业47家，总投资超120亿元，年产值突破29亿元。此次发布的重磅研究成果，将为该未来产业集群加速培育和发展注入强劲动能。（青岛日报/观海新闻记者 王凯） ( ]1 e0 t" b: W8 {+ O, A
（作者：王凯) & L# O! @" T0 ]. I( c" Y
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