深海与极地微生物研究与开发技术

从20世纪后期开始，随着深海技术能力的不断提高，越来越多的国家投身于深海研究的前沿领域。实验室深海环境模拟也取得了突破进展，已分离鉴定出嗜压、嗜碱、嗜酸、嗜盐、嗜冷和嗜热等多种极端微生物。目前国际上进行深海微生物研究的国家主要分布在欧洲、美洲及亚洲，其中美国、日本、德国和法国都是深海微生物研究的主力军。近年来，我国深海微生物的研究进展很快，特别是随着“蛟龙”号深潜器的研制成功和实际投入使用，必将极大地促进我国深海微生物的研究。1990年，日本政府启动了为期8年的深海微生物第一期研究计划，通过深潜器到达水深6000m的洋底，其主要任务是采集深海极端环境中的微生物。通过该计划，日本在深海区域搜集、分离和保存了相当数量的深海微生物菌株；完成了一株嗜碱菌的全基因序列分析。在此基础上，提出了“压力生理学”的概念。20世纪90年代末，日本政府又启动了第二期深海微生物研究计划，重点开展微生物对深海环境的应答，微生物自身的代谢和适应机理、基因组结构与功能研究等。还进行了深海微生物的培养及相关特性研究，提取和纯化了深海微生物特有的活性物质，并开始尝试进行深海微生物基因、酶和其他活性物质的应用开发。进入新世纪以来，在“973”、“863”和国家自然科学基金等各类科研计划的资助下，我国深海研究领域在深潜器的研制、高保真采样技术与保存技术的研发、特殊微生物培养设备的研发、生物活性物质与特殊功能基因的开发利用取得了长足进步和可喜的成绩。迄今为止，我国在深海微生物基因工程研究领域迈出了可喜的一步，已经建立了一批深海细菌和古菌样品16S rDNA文库/shotgun文库/fosmid文库/cosmid文库等，完成了大量样品的DNA序列分析，利用分子探针技术设计了深海嗜冷微生物分子探针，克隆了深海微生物多种碳、氮、硫循环的关键酶基因和具有应用开发前景的酶基因，获得了一批新型生物活性物质。