天津大學機械工程學院承擔的課題“深海原位采樣水下航行器研制”取得重要進展。研發(fā)團隊突破了深海微生物多通道高保真采樣儀器設計、自主水下航行器協(xié)同設計與優(yōu)化、采樣區(qū)域識別與跟蹤等多項關鍵技術，完成了我國首臺深海微生物原位采樣自主水下航行器(MSAUV)的研制，多項技術填補了國內(nèi)空白。

深海微生物原位采樣水下航行器工作場景示意圖

　　據(jù)介紹，傳統(tǒng)的深海微生物采樣技術主要依賴于船舶定點式采樣，需要經(jīng)過采水器釋放、采水、回收和船基過濾、凍存、核酸提取等過程。隨著海洋技術發(fā)展，無人遙控潛水器小范圍移動采樣、深海坐底平臺靜態(tài)采樣等也逐步得到了應用嘗試。

　　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，可實現(xiàn)深海微生物多點位化、多尺度化、高自動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行海上試驗

　　今年5月，MSAUV在我國南海1000米以淺的多個深度進行了性能和功能的全面測試，實現(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，單次采樣的過濾海水量超10升(最大值達到15.6升)，最大采樣個數(shù)可達70個。

　　這是國內(nèi)首次通過自主水下航行器實現(xiàn)對深海微生物的多點位化實海連續(xù)采樣，最大采樣深度、采樣個數(shù)和單次最大過濾水量等性能指標均達到國際領先水平。

部分樣本基因測序及物種分析結果

　　“MSAUV的成功研制可將采樣形式從單點人工輔助擴展到空間多點全自主，實現(xiàn)深海微生物樣本從原位采樣-高保真保存-核酸制備的無縫銜接?！碧旖虼髮W機械工程學院的劉玉紅教授介紹，這樣可有效避免因環(huán)境變化導致的樣本污染、降解和核酸結構變化，從而顯著提高樣本質量、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)團隊后續(xù)將與中國海洋大學和青島華大基因科技有限公司等單位進一步加強合作，持續(xù)攻關深海微生物采樣和宏基因組分析技術，構建海洋微生物綜合資源數(shù)據(jù)庫，共同推進本課題成果的推廣和示范應用，為深遠海生物多樣性調(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。

　　(天津大學供圖)