揭秘全球最完整海洋微生物基因组数据库 加速释放生物技术产业化红利

风口财经记者 王好

历时五年，构建迄今为止最完整的海洋微生物组数据库The Global Ocean Microbiome Catalogue（GOMC），拥有超4.31万个海洋微生物基因组和24.58亿个基因序列;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......9月5日，由青岛自贸片区管委、青岛中德生态园管委、青岛华大基因研究院、山东大学微生物技术国家重点实验室主办的“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。此前一天，相关研究成果发布在全球顶级学术期刊《自然》（Nature）上，题为“ Global marine microbial diversity and its potential in bioprospecting ”。

Nature杂志代表着科学研究的最高水平，发表在《Nature》上的论文，代表着极高的学术水平和影响力，有望对全球科学界和社会产生深远影响。此次发表的研究成果有何亮点，又将在产业应用层面产生怎样的共振？

Nature 文章截图

据悉，该研究聚焦海洋微生物，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组建的研究团队历时五年，通过对目前已公开的接近240Tb海洋微生物宏基因组数据进行重分析，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（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。

研究成果显示，通过对目前已公开的海洋微生物宏基因组数据进行分析和深度挖掘，不仅构建了迄今为止最完整的海洋微生物基因数据库，更从中发现了大量具有应用潜力的基因资源，为开发新型基因编辑工具、抗菌肽、PET塑料降解酶等提供了全新的思路，有望极大推动相关产业应用发展。

青岛华大基因研究院院长范广益

“这是一项具有前瞻性的重磅研究成果。”活动现场，青岛华大基因研究院院长范广益表示，基础科研是后续产出的基石，此次通过全球海洋微生物基因组数据库的建设以及成果发布，希望能够产生示范效应，带动相关科研和产业发展。

值得一提的是，该数据库不仅“量多”，而且“质好”。GOMC是已报道海洋基因组数据库 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。

全球海洋微生物基因组数据集概览

刷新纪录离不开硬核技术。研究中，研究团队利用分箱技术对已有的240Tb海洋微生物宏基因组数据进行深度分析，成功重构了4.31万个海洋细菌和古菌基因组。这种方法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，如同打开了宏基因组的“盲盒”，对海洋微生物“暗物质”的挖掘及其功能资源化利用提供了基础。

山东大学青岛校区副校长、山东大学微生物技术国家重点实验室常务副主任李盛英

“文章的发表只是一个开端，数据库中大量具有应用潜力的基因资源，有待后续不断挖掘利用。”山东大学微生物技术国家重点实验室长期致力于微生物降解的科研探索、技术创新以及成果转化，山东大学青岛校区副校长、山东大学微生物技术国家重点实验室常务副主任李盛英表示，区别于传统的微生物人工培养获取模式，此次研究团队利用深度学习算法工具对其进行挖掘，发掘了多个深海来源的高活性新型嗜盐PET塑料降解酶。这不仅为微生物研究提供了新范式，也有助于加速实现塑料降解酶的产业化应用，助力解决塑料污染等全球性问题。“我们计划用五年左右的时间，通过协同攻关，把塑料降解酶的基础研究成果推向产业化应用，服务国民经济发展。”

据悉，目前，GOMC数据库已存储于国家基因库生命大数据平台。研究团队基于GOMC和自有的极端生境基因数据，进一步开发了贯穿序列鉴定、结构预测与聚类、酶蛋白活性位点精准预测和高通量基因合成等全链条AI技术辅助的功能基因挖掘技术体系，并面向全球学者提供海洋及极端环境来源的新型酶高效挖掘技术服务平台。