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“青藏高原新旅程新发现”系列讲座(第八十七讲):微生物“暗物质”的系统解析技术

 

2026年4月20日上午,“青藏高原新旅程新发现”系列讲座(第八十七讲)在观云楼907会议室举行。本次讲座由兰州大学泛第三极环境中心主办,邀请北京大学深圳研究生院余珂研究员进行了题为“微生物“暗物质”的系统解析技术”的学术报告。中心相关教师、研究生到场聆听并进行交流。



 

微生物“暗物质”是指尚未被充分了解或发现的微生物,包括罕见、难培养或尚未被观察到的微生物。由于可培养性的限制,青藏高原等极端环境中存在大量物种和功能未知的微生物。这些类群在长期进化过程中形成了环境胁迫抗性机制,在构建极端环境微生物细胞工厂以及研发针对高海拔、低温等特定工况的极端微生物强化水处理技术等方面,展现出重大的基础研究价值与生物技术应用潜力。



余珂研究员及其团队开发出特异性抑制高丰度微生物耦合DNA分子标签追踪(LASE-seq)及配套软件体系(BASALT)。该技术可恢复环境样本中原丰度仅十亿分之一水平的微生物基因组(测序深度100G),获得的稀有微生物基因组为常用方法的10-100倍。为了进一步解析微生物未知代谢途径,余珂研究员及其团队还开发了反应保守单元知识图谱引擎(收录10000+酶促反应),构建了代谢途径发现至异源重构验证体系。该体系基于反映保守单元知识图谱,以操纵子结构、共表达谱及亚代谢谱为约束,实现通路的准确预测并可为难培养微生物提供培养基定制方案。在上述方法的基础上,余珂研究员及其团队发现了新的吲哚乙酸合成途径,其合成效率提升15-100倍,并阐明了60余种吲哚-氨基酸缀合物的合成机制。


随后,余珂研究员介绍了自主跨梯度采集的盐碱水土样本及数据情况,数据规模占国际盐湖微生物组资源80%,其中大于90%的微生物基因组为人类首次发现的基因组,并基于多组学测序数据支撑了全球最大的蛋白质数据库(VenusPod)及蛋白质序列模型(Venus-Vera)的研发。在这些基因组中,识别到13万余个生物合成基因簇(BGC),其中79%为新型BGC,可见盐湖微生物群落的生物合成潜力巨大。基于上述研究,利用盐湖耐盐菌累积相容性溶质的特性,采用盐胁迫共培养策略,从混合菌群与厌氧氨氧化菌群中构建新型耐盐菌群,构建起一套耐盐菌与Anammox交叉喂养的创新性高盐废水脱氮策略。

在讲座后的互动环节,现场师生就“环境稀有微生物识别方法”、“环境难培养微生物培养基定制方法”等相关问题与余珂研究员进行了深入交流。现场气氛十分活跃和热烈。此次讲座不仅加深了师生们对环境稀有微生物资源及其应用潜力的理解,更为稀有微生物功能酶应用、BGC挖掘等方向提供全新的方法论。此次讲座在中心师生们的热烈掌声中圆满结束!