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    以DNA為食的細菌-Implen助力科學家研究深海的生命過程

        深海蘊含著海量的微生物資源,卻是地球上人們了解少的生境之一。迄今為止,99.9%以上的深海微生物無法獲得純培養(yǎng),稱之為難培養(yǎng)微生物,是地球上尚未實現(xiàn)開發(fā)的生物資源庫。軟壁菌門是一類的難培養(yǎng)微生物類群,此類菌無細胞壁卻由厚壁菌門進化而來。

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        根據(jù)宏基因組預(yù)測結(jié)果可知它們具有突出的核酸降解能力,對磷、氮等元素的循環(huán)有重要驅(qū)動作用,而且還能自如應(yīng)對深海高壓和陸地常壓環(huán)境,在進化、耐壓和元素循環(huán)等方面有的研究價值。但是由于軟壁菌生長慢、豐度低,迄今國際上還沒有獲得任何深海生境的純培養(yǎng)菌株,阻礙了對其進一步深入研究。

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        中科院海洋所孫超岷課題組創(chuàng)新的利用在基本培養(yǎng)基中添加大腸桿菌DNA的手段富集并純培養(yǎng)了一株Izemoplasma綱的軟壁菌。首次純培養(yǎng)及其生命過程的研究成果,為突破深海難培養(yǎng)微生物的培養(yǎng)瓶頸及深入了解深海稀有微生物類群的環(huán)境適應(yīng)機制提供了重要理論依據(jù)和研究范例。因其在進化和代謝特征上兼具軟壁菌門和厚壁菌門的特征,研究人員特以《山海經(jīng)》中一種非魚非豬的怪物-父魚(樣子像鮒魚,有魚的腦袋,卻長著豬的身子)對該菌進行了命名,即Xianfuyuplasma 。

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    深海首株軟壁菌門細菌的培養(yǎng)策略、形態(tài)及命名


        研究人員基于轉(zhuǎn)錄組學手段揭示了其代謝有機物和硫代硫酸鈉進行能量轉(zhuǎn)換的機制,基于生物化學等手段首次證實了其降解DNA的突出能力,并借助“科學”號科考船的裝置進行了深海原位實驗,驗證了該菌在自然生境中也具有降解DNA參與能量合成的生命過程。多項前期研究表明深海富含各種類型的核酸分子(如DNA、RNA等),是一些微生物(如軟壁菌門)的重要能量來源。而這些類群降解核酸的突出能力有力深海生境磷、碳、氮等生命元素的生物地球化學循環(huán)進程,對深海的物質(zhì)循環(huán)和能量代謝具有重要的驅(qū)動作用。

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        此研究成果發(fā)表于國際生物學期刊The ISME Journal,題為“Characterization of the first cultured free-living representative of Candidatus Izemoplasma uncovers its unique biology”的文章。The ISME Journal主編認為相關(guān)研究結(jié)果“對其他人從深海沉積物中分離和研究稀有物種有重要啟示”。

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        文中作者使用德國Implen的Nanophotometer?超微量分光光度計對培養(yǎng)介質(zhì)中的DNA含量進行監(jiān)測,添加的大腸桿菌DNA在5?分鐘內(nèi)濃度從100?ng /μL降至56.5?ng /μL;并在15分鐘內(nèi)下降到了18.6?ng,消耗殆盡。為證明該細菌對DNA的分解能力提供了的動力學數(shù)據(jù)。

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        Nanophotometer?不僅是核酸質(zhì)控的標準儀器,還可對樣品進行的定量分析,應(yīng)用十分廣泛,是生命科學及分析化學研究的好幫手,助力科學家取得新的科學發(fā)現(xiàn)。Implen技術(shù)團隊更能為廣大用戶提供應(yīng)用支持,服務(wù)在您身邊。

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    注:部分內(nèi)容來源于齊魯晚報及科技日報


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