海洋微微型蓝细菌分子生态学研究进展

6 研究展望

近年来微微型蓝细菌分子生态学借助于分析和测定技术的发展, 在系统发育、生态分布和适应机制方面的研究取得阶段性成果, 从分子水平解答了其从生理到进化方面的诸多科学问题, 未来研究的主体内容集中在以下3个方面：

(1)微微型蓝细菌基因组数据库的扩充、积累和挖掘：全基因组和元基因组信息是分子生物学研究的基础, 通过稀释培养法、单细胞基因组测序法能够提供微微型蓝细菌准确的全基因组信息, 以此为参考序列对环境样品的宏基因组信息进行解读, 可以剔除嵌合及冗余序列的干扰, 进而准确解析基因和基因组在遗传、调控和表达上传递的信息。

(2)微微型蓝细菌对环境条件的适应机制：适应机制一方面体现在不同类群对生态位的选择上, 包括典型和特殊海洋环境中微微型蓝细菌的种群结构特征及相应环境因子产生的影响; 另一方面体现在环境压力的变化对微微型蓝细菌基因型和表型产生的影响, 包括功能蛋白的表达和调控, 以及由此形成的生态功能的变化。通过对上述内容的研究, 能够对微微型蓝细菌的生态分布形成规律性认知, 从分子水平上探讨其对环境变化的适应策略。

(3)微微型蓝细菌生态功能模块的精细化模拟和嵌入：将微微型蓝细菌的规律性认识应用于数值模拟, 实现对其分布、变化和功能的精细化模拟和预测, 有助于探索其对全球海洋中的生态贡献。以此为基础功能模块在生态系统模型中实现嵌入, 可以更有效地研究海洋在全球物质和能量循环中的作用, 也有助于预测全球变化及人类活动对种群的影响为海洋环境开发和保护提供依据。

在基因、基因组等生物信息学基础上, 结合宏观上的环境参数和同位素标记的生态功能参数、微观上的细胞生理生化和蛋白结构指标, 开展微微型蓝细菌的分子生态学研究, 有助于认识生物多样性的本质, 理解生物与环境及生态系统的相互作用和反馈机制, 为更好的探索和利用海洋资源提供必要的科学支持。