基于宏基因组学的浸矿微生物多样性及其维持机制研究

微生物多样性及其维持机制是微生物生态学研究的核心问题，强调确定性过程的生态位理论和强调随机性过程的中性理论是当前关于生物多样性维持机制的两种主要观点，但二者在群落构建中的相对贡献不清楚。本项目选用我国与非洲赞比亚生物冶金工业浸出体系为研究对象，采用宏基因组测序技术全面分析两地浸矿微生物的种群与遗传多样性及其差异，结合环境与工艺矿物学分析，进一步了解多样性差异的原因。同时，通过浸矿微生物群落的交换移植和群落潜入实验操纵群落组成和生存环境，并通过在宏基因组学基础上发展的新一代功能基因芯片，从基因组水平上分析群落结构的变化，以此评价随机性与确定过程对群落组装的相对重要性。通过上述研究，从基因组水平了解浸矿微生物多样性，并将群落结构与功能联系起来，在微生物体系中建立与检验生物多样性维持机制，因而具有十分重要的理论意义；同时，其研究成果能为生物冶金工业提供直接指导，因而也具有重要的实际意义。

强化浸出过程微生物群落的作用是提高生物冶金生产效率的核心。本项目采用宏基因组测序技术全面分析了江西德兴与非洲赞比亚生物冶金工业浸出体系浸矿微生物的种群与遗传多样性及其差异，两个浸出体系在外源物质的生物降解与代谢、能量代谢及氨基酸代谢等方面差异显著。分离自谦比稀铜矿（非洲赞比亚）和德兴铜矿（亚洲中国）的浸出细菌分别用于浸出2地的低品位黄铜矿矿样。从赞比亚和德兴分离到的群落在浸出赞比亚矿样时浸出率分别为89%和84%。上述研究将微生物种群特性、群落代谢调控与生态系统功能联系起来，在微生物体系中建立与检验生物多样性维持机制，因而具有十分重要的理论意义。