深海微生物基因组学研究组

“深海微生物基因组学研究组” 于2013年9月成立，主要开展： 1）深海原位微生物动态变化和响应机制； 2）深海环境微生物生理代谢和生态功能； 3）微生物分子进化学等研究。 

    研究方向

1、深海原位微生物动态变化和响应机制　　

　　一个生态域的微生物群落结构受到环境因素的影响。同时，微生物也改变并利用环境所提供的物质维持自身种群的数目和结构。一些深海微生物群落可以影响地球基本元素如碳和氮的循环。上世纪70年代开始的深海热液区生态体系的研究揭示了化能自养微生物的新陈代谢特征和对于维系深海生命圈的重要意义。深海的各种典型生态域的研究还存在很大空间，如深海冷泉，泥火山和盐卤池。通过对群落结构的了解，可以大致推断该生态域所进行的微生物介导生物地质活动，如甲烷氧化和金属离子沉降等。本研究组还将通过参与中科院先导专项和借助本所深海工程的优势，对深渊（>6000米）的微生物群落结构进行研究。在科技部重点研发项目支持下，开展深海原位微生物实验和探测，对连续时空下和不同因子刺激下的环境微生物的群落变化和响应机制进行原位和组学研究。

2、深海环境微生物生理代谢和生态功能

　　由于深海微生物培养条件苛刻，研究纯培养菌株进行基因组研究难度极高。但是随着高通量测序技术的进步，我们可以对整个生态域的微生物进行直接大规模测序。后续生物信息学的手段可以使我们获得环境微生物基因组（宏基因组）的框架结构。通过对来自不同生态域的宏基因组的比较，我们可以得出微生物在基因组功能上的差异。比如，在深海和深渊环境下，微生物在进行哪些物质代谢和依靠哪些机制来耐受环境胁迫。对宏基因组功能的研究依靠生物信息学工具的熟练使用，很强的编程和数据统计分析能力。

3、微生物分子进化学研究

　　关于生命起源现有的学说认为，地球最早期的生命体发生于深海环境。由早期的自养微生物逐渐进化出林林总总的生物。所以，微生物分子进化的研究与生命起源密切相关；同生命形式如何从微生物演化出大型生物和人类密切相关。前者涉及生命现象的产生如何完成从无机到有机世界的过渡。这需要研究微生物在极端条件下如何利用矿物质和氧化还原梯度的问题，生物大分子在特定环境下的自我催化和合成过程，以及细胞如何完成对内部相对封闭的生命环境的构建。地球真核多细胞生物目前认为是从古菌进化而来，而何种环境压力使它们进化出真核生物是当前一个重要的科学问题。研究深海环境中存在的不可培养的化能自养和新型未知微生物可以使我们探讨从无机到有机，从原核到真核的进化过程。

　　课题组近三年主要论文

1.Li W-L,Huang J-M,Zhang P-W,Cui G-J,Wei Z-F,Wu Y-Z,Gao Z-M,Han Z.,Wang Y*. 2019. Periodic and spatial spreading of alkanes and Alcanivorax bacteria in deep waters of the Mariana Trench. Appl. Env. Microbiol. 85: e02089-18

2.Wang Y*,Huang J-M,Cui G-J,Nunoura T,Takaki Y. Li W-L,Li J,Gao Z-M,Ken T,Zhang A-Q,Stepanauskas R. 2019.　Genomics insights into ecotype formation of ammonia-oxidizing archaea in the deep ocean. Environ. Microbiol. 21:716-729.

3.Wang Y*,Gao Z-M,Li J,He L-S,Cui G-J,Li W-L,Chen J,Xin Y-Z,Cai D-S,Zhang A-Q. 2019. Hadal water sampling by in situ microbial filtration and fixation (ISMIFF) apparatus. Deep-Sea Res I. 144:132-137

4.Gao ZM,Huang JM,Cui GJ,Li WL,Li J,Wei ZF,Chen J,Xin YZ,Cai DS,Zhang AQ,Wang Y* .2019. In situ meta-omic insights into the community compositions and ecological roles of hadal microbes in the Mariana Trench. Environmental Microbiology. doi: 10.1111/1462-2920.14759

5.Huang JM,Wang Y*. 2019. Genomic differences within the phylum Marinimicrobia: From waters to sediments in the Mariana Trench. Marine Genomics. 100699

6.Huang JM,Baker JB,Li JT,Wang Y*. 2019. New microbial lineages capable of carbon fixation and nutrient cycling in deep-sea sediments of the northern South China Sea. Appl. Env. Microbiol. 85: 00523-19

7.Cui G-J. Li J. Gao Z-M,Wang Y*. 2019. Spatial variations of microbial communities in abyssal and hadal sediments across the Challenger Deep. PeerJ 7:e6961

8.He L-S,Zhang P-W,Huang J-M,Zhu F-C,Danchin A., Wang Y*. 2018 The enigmatic genome of an obligate ancient Spiroplasma symbiont in a hadal holothurian. Appl Env Microbiol. 84: e01965-17

9.Wang Y*,Zhu FC,He LS,Danchin A.*. 2018. Unique tRNA gene profile suggests paucity of nucleotide modifications in anticodons of a deep-sea symbiotic Spiroplasma. Nucleic Acids Res. 46:2197-2203.

10.Wu YZ,Qiu JW,Qian PY, Wang Y* 2018. The vertical distribution of prokaryotes in the surface sediment of Jiaolong cold seep at the northern South China Sea. Extremophiles,22:499-510.

11.Wang Y*. Huang JM. 2017. LIR: A package for identification of long inverted repeats in genomes. Genomics,Proteomics & Bioinformatics,15: 141-146.

12.Gao Z-M,Zhou G-W,Huang H, Wang Y *. 2017. The Cyanobacteria-dominated spongeDactylospongia elegansin the South China Sea: Prokaryotic community and metagenomic insights. Front Microbiol,8: 1387.

13.Wang Y,Huang JM,Wang SL,Gao ZM,Zhang AQ,Danchin A*,He LS*. 2016. Genomic characterization of symbiotic mycoplasmas from the stomach of deep-sea isopod bathynomus sp. Environmental Microbiology,18(8):13411.

14.Wang Y,Gao ZM,Li JT,Bougouffa S,Tian RM,Bajic VB,Qian PY*. 2016. Draft genome of a bacterium in the phylum Aerophobetes (CD12) reveals a facultative lifestyle in deep-sea anaerobic sediments. Science Bulletin,61: 1176-1186.

15.Wang Y*,Li TG,Wang MY,Lai QL,Li JT,Gao ZM,Shao ZZ,Qian PY*. 2016. Archive of bacterial community in anhydrite crystals from a deep-sea basin provides evidence of past oil-spilling in a benthic environment in the Red Sea. Biogeoscience,13,6405-6417.

本课题组招聘中科院特别助理资助项目下的职位（副研究员，助理研究员和博士后）,简历请投wangmengying@idsse.ac.cn