天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院承擔(dān)的課題“深海原位采樣水下航行器研制”取得重要進(jìn)展。研發(fā)團(tuán)隊(duì)突破了深海微生物多通道高保真采樣儀器設(shè)計(jì)、自主水下航行器協(xié)同設(shè)計(jì)與優(yōu)化、采樣區(qū)域識(shí)別與跟蹤等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，完成了我國(guó)首臺(tái)深海微生物原位采樣自主水下航行器(MSAUV)的研制，多項(xiàng)技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

深海微生物原位采樣水下航行器工作場(chǎng)景示意圖

　　據(jù)介紹，傳統(tǒng)的深海微生物采樣技術(shù)主要依賴于船舶定點(diǎn)式采樣，需要經(jīng)過(guò)采水器釋放、采水、回收和船基過(guò)濾、凍存、核酸提取等過(guò)程。隨著海洋技術(shù)發(fā)展，無(wú)人遙控潛水器小范圍移動(dòng)采樣、深海坐底平臺(tái)靜態(tài)采樣等也逐步得到了應(yīng)用嘗試。

　　此次研制的MSAUV搭載了深海原位微生物采樣儀器和多種環(huán)境要素感知傳感器，可實(shí)現(xiàn)深海微生物多點(diǎn)位化、多尺度化、高自動(dòng)化和高保真化的原位采樣、保存和分析。

深海微生物原位采樣水下航行器進(jìn)行海上試驗(yàn)

　　今年5月，MSAUV在我國(guó)南海1000米以淺的多個(gè)深度進(jìn)行了性能和功能的全面測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了深海微生物基因原位采樣和高保真保存。MSAUV最小取樣直徑為0.22微米，最大采樣深度為1000米，單次采樣的過(guò)濾海水量超10升(最大值達(dá)到15.6升)，最大采樣個(gè)數(shù)可達(dá)70個(gè)。

　　這是國(guó)內(nèi)首次通過(guò)自主水下航行器實(shí)現(xiàn)對(duì)深海微生物的多點(diǎn)位化實(shí)海連續(xù)采樣，最大采樣深度、采樣個(gè)數(shù)和單次最大過(guò)濾水量等性能指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

部分樣本基因測(cè)序及物種分析結(jié)果

　　“MSAUV的成功研制可將采樣形式從單點(diǎn)人工輔助擴(kuò)展到空間多點(diǎn)全自主，實(shí)現(xiàn)深海微生物樣本從原位采樣-高保真保存-核酸制備的無(wú)縫銜接?！碧旖虼髮W(xué)機(jī)械工程學(xué)院的劉玉紅教授介紹，這樣可有效避免因環(huán)境變化導(dǎo)致的樣本污染、降解和核酸結(jié)構(gòu)變化，從而顯著提高樣本質(zhì)量、縮短采樣周期和提升海洋微生物生境研究效率。

　　據(jù)悉，研發(fā)團(tuán)隊(duì)后續(xù)將與中國(guó)海洋大學(xué)和青島華大基因科技有限公司等單位進(jìn)一步加強(qiáng)合作，持續(xù)攻關(guān)深海微生物采樣和宏基因組分析技術(shù)，構(gòu)建海洋微生物綜合資源數(shù)據(jù)庫(kù)，共同推進(jìn)本課題成果的推廣和示范應(yīng)用，為深遠(yuǎn)海生物多樣性調(diào)查、基因資源挖掘以及特定生境下微生物群落演化規(guī)律揭示等提供有力保障。

　　(天津大學(xué)供圖)