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海洋嗜熱菌廣泛存在于深海火山口、熱液流和油氣田等高溫厭氧環境中。嗜熱菌特殊的生存環境為微生物生理、進化、生態研究和工業應用提供了良好的素材。中國科學院青島生物能源與過程研究所研究員李福利所帶領的團隊近年來一直專注于嗜熱微生物的研究。
該團隊研究發現嗜熱菌不僅存在于油氣田、火山口等高溫環境，近岸低溫海洋環境下也存在著豐富的嗜熱菌資源。褐藻是一類重要的海洋初級生產者，在CO2吸收和近岸碳循環中發揮重要作用，其降解機制一直備受關注。該團隊副研究員冀世奇等從海洋環境中分離到大量嗜熱菌新種，其中Defluviitalea phaphyphila可高效發酵利用褐藻產乙醇12 g/L，轉化率達0.25。通過基因組分析和關鍵酶表征，發現該菌具有一個完整的褐藻（褐藻膠、甘露醇和海帶多糖）降解利用系統，相關成果于近日在線發表于Applied and Environmental Microbiology (Ji et al, 2016, doi: 10.1128/AEM.03297-15; 圖1）。褐藻膠降解途徑中包含若干具有高溫酶活的褐藻膠裂解酶，與之前報道的褐藻膠酶相比，這些酶具有更高的催化效率和優良的熱穩定性。酶法降解褐藻膠條件溫和，綠色安全，酶降解過程中可保持寡糖的天然不飽和構型和生物學活性，在寡糖生產中具有優勢，有較大的工業應用前景。同時研究發現了一條不同于傳統方式的甘露醇代謝途徑。
李福利近期受邀編輯Thermophilic Microorganisms一書，由Caister Academic Press正式出版(圖2)。該書包含了嗜熱微生物的生態多樣性、熱穩定生物催化劑、嗜熱病毒、DNA復制以及代謝工程。該書由來自加拿大、中國、德國、日本和美國等的相關領域專家編寫。
上述研究獲得了國家自然科學基金、山東省杰出青年基金、所長創新基金和山東省科技發展計劃等支持。 |
