典型好氧不产氧光合异养菌光营养特征与蛋白质组学研究

好氧不产氧光合异养菌(AAPB)具有光营养能力，因此它对海洋碳循环有特殊意义。AAPB全球生态分布规律已经被很好认知，但要确立AAPB环境调控机制还须明晰AAPB光营养和主要营养利用特点。基因组数据暗示AAPB能以光营养和异养代谢混合营养方式生存，然而缺乏蛋白质组学实验数据，因而对AAPB现实代谢特点和混合营养调控机制了解甚少，且对其光营养特点和机制尚不清晰。本项目将在申请人对AAPB光营养及蛋白质组已有探索性研究基础上，运用原子力显微镜技术与蛋白质组学技术，揭示典型AAPB在不同条件下蛋白质组表达，深入探讨碳源饥饿状况下细菌光营养和主要代谢特点与调控机制，给AAPB环境调控机制研究带来分子水平上的新认识。本项目拟解决2个关键科学问题：1）AAPB在不同条件下光营养及光合膜系统特点与光营养机制；2）AAPB在碳源饥饿状况下主要代谢特点和混合营养调控机制。本项目将建立AAPB蛋白质组数据库。

海洋好氧不产氧光合异养菌(AAPB)能以光营养和异养代谢混合营养方式生存的微型生物功能类群。AAPB全球生态分布规律已经被很好认知，它们被认为在海洋碳循环过程中发挥了作用。要确立AAPB环境适应机制还须明晰其主要代谢及溶解有机质利用特点。本项目围绕此目标，运用生物信息学方法、蛋白质组学方法及基因组学方法相结合，以来自Roseobacter和Citromicrobium属的AAPB代表菌株为重点，开展了AAPB菌株基因组与蛋白质组的研究。本项目所取得研究成果已发表在国际权威期刊上，首次：1）获取了Roseobacter属AAPB的核心基因，揭示了Roseobacter细菌维生素B2合成基因水平基因转移事件，是AAPB与藻类关系形成互利关系的进化证据；2）发现不同属AAPB细菌的ABC转运体蛋白和TonB依赖型转运体蛋白在基因组中的分布和表达存在明显差异；3）分析了转运体蛋白在海洋环境和不同细菌类群的分布和功能，发现TonB依赖型转运体蛋白是一类可以指示细菌溶解有机碳利用类型的关键分子标记。本项目推动了对AAPB环境适应的分子机制的认识，其视角—运用关键基因、蛋白来反映AAPB溶解有机质利用特点，也可拓展到其他海洋浮游细菌的代谢研究。