海洋极端环境原核微生物的生命特征和环境适应机制-教育部科技发展.PDFVIP

提名国家自然科学奖项目公示 项目名称 海洋极端环境原核微生物的生命特征和环境适应机制 提名单位 教育部 提名单位意见： 我单位认真审阅了该项目提名书及附件材料，确认全部材料真实有效，相关栏目 均符合国家科学技术奖励工作办公室的填写要求。 按照要求，我单位和项目完成单位都已对该项目的拟提名情况进行了公示，目前 无异议。 建设海洋强国是我国的国家战略。深海、极地环境极端，但仍生存着大量的微生 物，对其多样性与分类、重要生命过程及环境适应机制知之甚少，该项目的研究具有 重要的理论意义和国家战略意义，取得如下重要科学发现： 1、提出了原核生物“属”的量化分类标准，为原核生物“属”的准确界定提供 了重要参考依据。 2、从菌株层面系统揭示了细菌适应深海和极地海冰极端环境的生理和遗传基础， 揭示了深海未培养的 MCG 类群古菌的生理与遗传特性及进化机制 3、揭示了深海细菌 M4 家族蛋白酶自成熟的过程和分子机制，解决了近 40 年来 未解决的科学难题；阐明了 M4 家族蛋白酶一种全新的适冷机制。 3、从生化生态学新视角，揭示了海洋细菌对海洋重要有机氮和有机硫的酶解过 程与分子机制。 该项目 8 篇代表性论文发表在 PNAS、ISME J、J Biol Chem 等国际知名期刊上， 被包括 Nature、Nat Microbiol、Nat Rev Chem 等国际顶级期刊多次引用和正面评价。 第一完成人入选国家杰青和国家百千万人才工程、应邀多次做国际学术会议报告，表 明该成果产生了重要的国际、国内影响。 对照国家自然科学奖授奖条件，提名该项目申报 2018 年度国家自然科学奖二等 奖。 项目简介： 该项目属于生物学的微生物学科，是海洋微生物学和微生物生态学的基础研究。 深海和极地是典型海洋极端环境，是地球上最极端的环境之一，但仍生存着大量 的微生物资源，是深海、极地生态系统的最主要类群，并对全球碳、氮、磷、硫等元 素循环和气候变化产生重要影响。深海、极地具有低温、高压、低氧、寡营养、高盐 等极端环境特性，生活于其中的微生物在长期适应与进化过程中形成了独特的生命特 征和环境适应机制，但至今对其知之甚少。对海洋极端环境微生物的研究将催生生命 科学研究领域的全新发现，具有重要理论意义。该项目针对海洋极端环境微生物的生 命特征及环境适应机理等关键科学问题，历时17年，取得了如下重要科学发现： 一、深海和极地生存着大量未被鉴定的细菌、古菌等原核微生物新种、属。种和 属是原核生物最基本的分类单元。随着基因组学的发展，国外学者提出了原核生物 “种”的量化标准，但至今没有 “属”的量化标准。该项目率先提出了原核生物 “属”的量化分类标准，并得到了应用验证。这是我国学者对国际原核微生物分类学 的重要贡献，未来有望写入国内外《微生物学》教科书。 二、从菌株层面，系统揭示了海洋细菌适应深海沉积物和快速变化的极地海冰等 极端环境的生活类型、生活方式及其生理和遗传机理；并首次揭示了深海未培养的 MCG 类群古菌的生理与遗传特性及其进化机制，填补了该类群古菌研究的空白。 三、从酶蛋白层面，揭示了深海细菌M4家族蛋白酶自催化成熟的过程与分子机制， 解决了近40年来未解决的微生物生物化学领域中的这一重要科学难题；发现深海和极 地细菌M4家族蛋白酶提高适冷性的新策略，揭示了海洋细菌胞外酶适应低温环境的一 种全新机制。 四、首次系统揭示了深海、极地等海域细菌新型蛋白酶和有机硫DMSP裂解酶对海 洋重要有机氮和有机硫的降解过程与分子机制，为阐明海洋细菌在推动海洋生态系统 氮、硫等物质循环中的作用与机制提供了重要依据。 该项目发表SCI论文80余篇。8篇代表作全部发表在PNAS (2篇)、ISME J (2篇)、 J Biol Chem (2篇)、Environ Microbiol(1篇)、J Bacteriol (1篇)等国际Top或知 名期刊上，包括被Nature、Nat Rev Chem、Nat Microbiol等国际Top期刊他引297次， 其中SCI他引213次。发现点一被美国微生物学会会刊Microbe作为研究新闻进行了重 点介绍，认为 “至今没有原核微生物属的标准„„，随着高通量测序技术的发展以及 每年有超过100个新属被鉴定和建立，这个标准的提出能够促进“属”精确的分类”。 丹麦Aarhus University地球微生物研究中心主任、国际