【中国科学报】单细胞水平上研究不可培养功能微生物技术获进展
相关研究以副封面文章的形式发表于《环境科学与技术》。课题组 供图
中国科学院广州地球化学研究所李继兵副研究员、罗春玲研究员等科研人员，研究发展了mmi-sip-racs技术，实现了单细胞水平上对pahs降解微生物的原位富集、识别和分离。相关研究近日以副封面文章的形式发表于《环境科学与技术》（environmental science & technology）杂志。
传统的dna-稳定同位素探针（dna-sip）技术，可识别真实环境中发挥降解作用的功能微生物。但是，dna-sip技术只能获得功能微生物的部分dna信息，从群落水平上解析其物种组成，难以做到单一功能微生物的分离，无法对功能基因和代谢通路进行研究。这限制了这些具有降解功能的微生物在环境污染治理中的应用。在此背景下，如何锚定并精准分选功能微生物细胞，获取基因组信息，进而揭示其代谢特征、挖掘其原位修复潜力，已成为环境微生物研究的热点和难点。
研究人员尝试将磁性纳米颗粒介导分离技术（mmi）、dna-sip和单细胞拉曼分选（racs）技术联用，发展了mmi-sip-racs技术。他们以石油污染水体中的菲为研究对象，运用mmi技术富集降解功能微生物细胞，借助sip和racs技术锁定和分离目标微生物细胞，进而在单细胞水平上探索了这些细胞的遗传特征及降解机制。
该研究显示，mmi-sip-racs显著富集了菲降解菌，并实现了代表性功能微生物单细胞的有效分离。sip扩增子测序、拉曼光谱中单细胞的13c移位及单细胞基因组测序等结果，综合证实新鞘脂菌（novosphingobium sp.）是参与污水中原位降解菲的功能微生物。
该研究并成功重建了novosphingobium微生物细胞的菲代谢途径，解析了菲双加氧酶（phn）、萘双加氧酶（nah）基因等多个新型pahs降解基因。
该研究所研发的mmi-sip-racs新方法，实现了单细胞水平上对pahs降解微生物的原位富集、识别和分离，并将特定微生物细胞的功能与基因型直接联系起来，是有效分离真实环境中有机污染物降解微生物细胞的新工具。
该研究工作得到国家自然科学基金、广东省重点领域研发计划、广州地化所“涂光炽优秀青年学者”（a类）等项目的联合资助。
相关论文信息：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.1c04952
