海洋微生物基因数据库构建取得重大突破，推动相关产业发展

xinxi1368

9月4日晚，华大生命科学研究所联合山东大学、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《世界顶级学术期刊《自然》()。重大研究成果：通过对已发表的海洋微生物宏基因组数据的分析和深入挖掘，不仅构建了迄今为止最完整的海洋微生物基因数据库，而且形成了大量具有应用潜力的遗传资源。的发现，为发展新型基因编辑工具、抗菌肽、PET塑料降解酶等提供了新思路，将极大促进相关产业的应用发展。

作为青岛自贸区“千种海洋生物基因测序工程”第一年的重要成果，该研究为海洋微生物的进化、环境适应、生态研究以及遗传资源开发利用提供了前所未有的机遇。

文章截图

建立迄今为止最完整的海洋微生物组数据库

研究团队花了5年时间，重新分析了迄今为止已发表的近240Tb海洋微生物宏基因组数据，构建了海洋微生物组数据库The Ocean（GOMC），该数据库包含超过43,100个海洋微生物基因组和24.58亿条基因序列。它包括从南极到北极、从近海到深海、从表层海洋到万米超深渊的多样化海洋生态系统。

该数据库的大小是已报道的海洋基因组数据库 Tara Ocean 的三倍，是蛋白质序列库的 60 倍。其中，超过2万种微生物为潜在新发现物种，近万种微生物是在深海等独特栖息地首次发现的。

全球海洋微生物基因组数据集概述

本研究利用宏基因组分箱技术对海量数据进行重新分析，可以获得环境中大量不可培养微生物的全基因组序列，获得新物种的基因组和功能信息等，避免了大多数海洋微生物存在的问题无法通过传统的隔离方式培养。获得由此产生的信息遗漏并获得更全面的微生物基因组。

在未来遗传资源利用中，基于已挖掘出的具有应用潜力的微生物基因组数据，结合合成生物学技术，可能实现微生物活性功能的大规模开发利用。

小班：

宏基因组通常是指特定环境下微生物群落所有遗传物质的集合，如肠道菌群、土壤微生物等。由于其包含的微生物种类和数量极其庞大，研究人员通常将其作为一个整体来研究。分析各种微生物的功能及其相互关系和相互作用。

在这项研究中，研究团队利用分箱技术对现有的240Tb海洋微生物宏基因组数据进行了深入分析，成功重建了43100个海洋细菌和古菌基因组。该方法避免了环境中大多数微生物无法通过人工培养获得的问题。它就像打开了宏基因组的“盲盒”，为海洋微生物“暗物质”的挖掘及其功能资源利用提供了基础。

该研究不仅大大拓宽了对海洋微生物多样性的认识，刷新了以往海洋原核微生物基因组大小的上限，揭示了缺氧海洋环境为大基因组细菌的适应性进化提供了选择压力，并分析了海洋原核微生物的基因组大小。全球海洋微生物群落的生物地理分布格局为了解不同海洋环境中微生物的遗传连通性提供了新的视角。

解码“基因宝藏”，助力行业多领域突破

GOMC数据库就像一座宝库，蕴藏着无数有待发现的基因宝藏。研究团队利用深度学习算法工具对这个基因数据库进行挖掘，发现了一批具有应用潜力的遗传资源，将“遗产”珍珠打磨成耀眼的“璀璨”珍珠：

目前，GOMC数据库已入驻国家基因库生命大数据平台（）。研究团队基于GOMC及自有的极端栖息地基因数据，进一步研发了序列识别、结构预测与聚类、酶蛋白活性位点精确预测、高通量基因等全链AI技术辅助的功能基因挖掘技术。合成。系统，为全球学者提供从海洋和极端环境中高效挖掘新型酶的技术服务平台。

“这项研究标志着海洋宏基因组学领域的新水平，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方面的关键作用。这些发现不仅为世界各地的科学家提供了可持续探索和利用海洋的方法它开辟了广阔的前景，为未来的生物技术和生物医学研究奠定了基础。”该文章的共同第一作者、华大基因生命科学研究所陈建伟博士说。

对于这项研究成果，国际知名海洋微生物生态学专家A. Murat Eren教授表示：“这项研究很好地证明了海洋微生物的无限可能性，为开采大量海洋微生物提供了与生物技术和生物医学相关的宝贵资源。”基因组数据指明了方向。”

另一位海洋微生物多样性专家Tom O.教授也表示：“这一成果将对与海洋微生物研究和利用相关的多个研究领域产生持续、持久的积极影响。”

华大基因生命科学研究所范广义、张文伟研究员、山东大学李胜英教授、英国东安格利亚大学莫克教授、华大基因生命科学研究所孙英博士为该论文的共同通讯作者纸。华大基因生命科学研究院陈建伟博士、贾阳阳博士、孙颖博士和山东大学刘坤助理研究员为该论文的共同第一作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委、广东省海洋生物学重点项目、青岛西海岸新区重大科技创新项目、青岛自贸区等项目的支持千种海洋生物基因测序项目、三亚崖州湾科技城项目。联合资助。