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第二次青藏高原科考“青藏高原新旅程新发现”系列讲座(第四十六讲):冰川细菌多样性及适应性进化研究

 

2024年1月10日,应兰州大学泛第三极环境中心邀请,中国科学院微生物研究所、中国普通微生物菌种保藏中心刘庆高级工程师进行了题为“冰川细菌多样性及适应性进化研究”的专题讲座。讲座由刘勇勤教授主持,采用线下线上结合的方式进行。

中国普通微生物菌种保藏中心肇基于1952年成立的中国科学院菌种保藏委员会,多年来不断发展,到2020年已取得库藏量8万余株,存储能力达到了35万株。菌保中心一方面接收科研、生产等单位各类微生物菌种,另一方面也广泛收集各种环境微生物资源,保护微生物物种多样性。促进了菌种资源共享利用,支撑基础研究、教育、环保、生产等领域。

嗜冷细菌的研究已取得一定进展,目前已发现和培养一千余株嗜冷细菌,而原核生物对温度的适应性表现在种水平。基于以上背景,刘庆高级工程师对冰川表层的生态区的低温细菌的资源多样性、地理分布特征以及适应性进化机制进行了探究。

温度是影响冰川细菌群落结构的关键因素,选择了七个冰川的表层生态区样品进行了耐低温细菌的分离培养。一方面揭示了三个典型的冰川环境细菌类群:Arthrobacter(各种环境普遍存在)、Flavobacterium(冰川环境优势)、Cryobacterium(低温环境特有)以及两个冰川共有的节杆菌新谱系,并且发现地理屏障阻碍种间基因交流,Flavobacterium存在冰冻圈特有的系统发育谱系。

通过测定冰川细菌的基因组,在47株耐冷黄杆菌的基因组发现了Proteorhodopsin(PR)的存在,并且也发现了类胡萝卜素合成途径以及光敏基因的存在,发现了冰川表层细菌存在新的光响应机制。此外,也对冰冻圈特有类群Cryobacterium(冷杆菌)进行了深入探究。发现耐低温Cryobacterium表现出温度适应性差异,其编码基因的GC3含量与最高生长温度相关,并且它的同义密码子使用偏好性与温度适应性相关,自然选择决定了密码子偏好性,即对温度的适应性进化动力主要是选择。Cryobacterium spp.最高生长温度与碳源利用能力相关,并且其表型表现出多样性的特征。

刘庆高级工程师多年来通过对冰川细菌新物种的深入挖掘,目前有效发表细菌新科1个,新属3个,新种58个。不仅促进了物种多样化、数据信息全面的冰川细菌资源库的形成,也获得了高度多样性的耐低温细菌资源。

本次讲座刘庆高级工程师对冰川细菌群落水平分布特征、细菌的分离培养、典型类群的适应性进化研究等做了详细的讲解,引起了老师和同学们的浓厚兴趣,参会师生们与刘庆高级工程师展开了深入的交流和探讨,报告会气氛非常热烈,老师和同学们均表示收获颇丰。