海科院迎新（55） 走进海科院：生物有机地球化学研究团队介绍及研究进展

生物有机地球化学研究所成立于2009年，主要从事海洋油气(含天然气水合物)、海洋碳循环与碳封存、同位素地球化学、海洋成岩成矿过程的数值模拟、海洋微生物组学和海洋生物制品(含功能食品)等领域的研究，是海洋科学交叉学科领域重要的创新研究高地和高层次人才培养基地。

生物有机地球化学研究所除拥有海洋有机地球化学实验室和微生物分子生物学实验室之外，还拥有两个重要的技术平台，即原态微生物油气与水合物勘探技术平台和大型稳定同位素技术平台。

(1) 原态微生物油气与水合物勘探技术平台

成功研制并建立拥有自主知识产权，与本研究团队率先提出的原态微生物油气和天然气水合物勘探技术(isMOST)相匹配的，大批量(年处理样品10万个以上，并可同步扩展)自动化样品处理技术平台。该平台首次针对低丰度轻烃氧化菌及其关联菌类的土壤/沉积物/海水样品，实现了高效、快速的核酸自动化批量提取和纯化及PCR反应体系配置，解决了处理大批量样品的技术难题，消除了人为操作误差，实现了数据的可追溯性和系统误差的统一校正，显著提高了微生物油气和水合物勘探技术的检测精度和检测效率。同时，该平台还可为生命科学工作者提供高效、优质的技术服务，即对各类样品中的细菌、真菌、古菌、病毒、藻类、植物和动物进行其核酸的高效、自动化提取和纯化及PCR反应体系配置。

(2) 稳定同位素技术平台

该技术平台包括元素分析仪-同位素比值质谱仪(EA-IRMS)，复杂样品处理装置-同位素比值质谱仪(Multiflow-IRMS)和气相色谱/质谱仪-同位素比值质谱仪(GC/MS-IRMS)，可对如下样品进行高精度同位素比值测定：土壤/沉积物/植物/动物/提取物等样品的C/N比值及C-N稳定同位素比值；碳酸盐C-O稳定同位素比值；(3) 单个有机化合物的C-H稳定同位素比值；(4) 水样的H-O稳定同位素比值。

本团队目前有教授2人，副教授1人，研究员1人，副研究员5人。

研究进展介绍

1、本团队从从大亚湾和茂名港被石油污染的表层海水中筛选获得了高效降解烷烃的无色杆菌HZ01和缺陷短波单胞菌DB-19，并发现其自身产生的表面活性剂对柴油降解具有促进作用；接着本课题组以菌株HZ01为研究对象，深入分析了其转录组#1，进行了全基因组和转录组#2 (关于生物表面活性剂合成的转录组)的测序分析，并对部分功能基因进行了验证，结果发现一系列极有可能参与菌株HZ01的生物表面活性剂合成的酶及调控因子；并且该细菌中与生物表面活性剂合成相关的基因不是以基因簇形式存在。这为未来将产表面活性剂菌株(群)或其产生的表面活性剂应用于海洋石油污染的修复提供了重要依据。

2、在藻种和菌种筛选与表征、高产功能因子的海洋菌株和藻株选育、发酵工程及海洋生物功能因子制备和产品开发领域的研究中，本团队已获得多株高产功能因子的海洋菌株和藻株（栅藻SP-01、绿藻SP-01等）；对藻类和菌类的多样性、转录组学、全基因组学及其功能因子表征方面进行了深入的研究。

3、对南海东沙海域水合物成藏区对表层沉积物柱研究后发现，甲烷氧化菌(MOBs)与硫酸盐还原菌(SRBs)之间存在明显的具有深度依赖的耦合关系及多种甲烷氧化机制在垂向上的特定叠置关系(图1)。

4、通过对传统有机碳和黑碳定量方法的优化和改进，如自制酸化设备(图2)的使用，本团队建立了一种适用于定量测定海洋沉积物柱中有机碳和黑碳时间序列的新方法。新方法具有快速、高效、准确以及稳定等优点。将新的方法结合稳定同位素联用设备(图3)对我国黄东海沉积物柱做了大量百年尺度高分辨碳(总碳、有机碳以及黑碳)时间序列的研究。

研究表明在闽浙泥质沉积带建立了百年尺度高分辨TOC时间序列，并从该序列中识别出与葛洲坝和三峡大坝蓄水有关的TOC含量急剧变化的信号。同时在对闽浙泥质沉积带的高分辨黑碳时间序列中发现有19年的变异周期，并于1931年、1953年、1969年和1990年出现高峰值；在BC时间序列中出现最显著的19年周期可能由长江中下游地区平均降雨量变化周期及黑潮与沿岸流相互作用周期的叠加所致。

而在南黄海细粒沉积物区建立的百年尺度高分辨BC时间序列发现有三个BC高峰，其峰值分别出现在1891年、1921年和2007年，其中两个BC含量的高峰值恰好出现在黄河流域经历长期干旱后首场暴雨的发生时间。

图1 南海东沙海域DH-CL14柱中甲烷氧化菌(pmoA)和硫酸盐还原菌(apsA)的垂直分布

图2 酸处理设备

1聚四氟乙烯支架孔;  2聚四氟乙烯架 

3 具有微孔控制功能的一次性陶瓷坩埚

4白色搪瓷托盘

图3 元素分析仪-稳定同位素质谱比值仪

团队成员王江海教授博士生导师

学科专业：海洋生物学，海洋地质学

研究方向：微生物油气与水合物勘探、海洋生物制品创制、海洋石油污染的微生物修复、陆架储碳与碳封存技术、海洋微生物多样性与生物地球化学循环和稳定同位素地球化学

电子邮箱：[e-mail]

个人简介

王江海教授，于1990年在中国地质大学获理学博士学位；1993年在中科院广州地球化学所任副研究员；1994年起在中科院广州地球化学所任研究员；1997年开始任地球化学专业博导；2002-2008年在中山大学生命科学学院任教授(2003年起为生物技术专业博导)；现为海洋生物学和海洋地质学专业博导、南海生物资源开发与保护协同创新中心PI。在青藏高原新生代岩浆活动的年代学与地球化学、地质自组织理论和陆相热水沉积作用等领域取得了突出成就；率先提出原态微生物油气与水合物勘探技术(isMOST)的概念和原理，并成功创制出与拥有自主知识产权的大批量自动化isMOST技术平台。负责国家级科研项目20余项(2项为国家973课题)；出版专著5部，发表论文200余篇(SCI论文60余篇，3篇为ESI收录的高被引论文)，获得授权发明专利30项。曾获中组部、人事部和中国科协颁发的“中国青年科技奖”、中国矿物岩石地球化学学会颁发的“侯德封奖”；1996年被广东省授予“优秀中青年专家”称号；自1999年起享受国务院特殊津贴。

袁建平教授硕士生导师

学科专业：海洋生物学

研究方向：海洋功能性食品、真菌化学、色谱分离技术

电子邮箱：[e-mail]

个人简介

袁建平教授，中山大学海洋科学学院海洋生物学硕士生导师。1983年毕业于大连工业大学食品工程系，获工学学士学位。1986年毕业于华南理工大学化工二系，获工学硕士学位，并留校任教。1995-1999年期间在香港大学植物学系生物技术实验室从事微藻色素化学研究。1997年在华南理工大学获工学博士学位。1999年在香港大学获生物技术专业博士学位。1999年8月继续在华南理工大学轻工与食品学院工作。2001年调入中山大学生命科学学院，2002年起任副研究员，主要从事微藻化学和真菌化学等领域的研究。2009年起先后任中山大学海洋科学学院副研究员、教授，主要研究方向为海洋功能性食品、真菌化学、色谱分离技术，从事海洋生物制品和海洋功能性食品开发工作。已发表SCI论文40余篇，被SCI他引超过1000次。有3篇被ESI收录为高引用论文，并连续四年(2014、2015、2016和2017年度)入选Elsevier中国高被引学者榜单(农业和生物科学领域)。

彭娟副教授硕士生导师

学科专业：海洋生物学

研究方向： 微藻生物技术，微生物油气勘探、微生物化学、色谱分离技术

电子邮箱：[e-mail]

个人简介

彭娟副教授现为中山大学海洋科学学院海洋生物学方向的硕士生导师。在微藻能源制备的关键技术和岩藻黄素促进人类健康等方面的论文得到了国际学术界的高度评价和广泛关注。主持多项纵向和横向科研基金项目，包括国家自然科学基金项目和广东省重点实验室开放基金项目等；发表学术论文20余篇，其中SCI收录论文14篇，1篇为ESI收录的高被引论文。获得授权中国发明专利5项。

邓海琳研究员学科专业：海洋地质学

研究方向：与海洋过程、资源相关的地质和生物地球化学研究，包括野外观察、室内实验和数值模拟

电子邮箱：[e-mail]

个人简介：

邓海琳研究员在中国科学院地球化学研究所获地球化学专业博士学位。毕业后在中国科学院地球化学研究所从事矿床地球化学研究，先后担任开放室主任助理和开放室副主任，受聘为助理研究员和副研究员。之后求学美国，在芝加哥大学获硕士学位；在佛罗里达州立大学获水文地质博士学位。接着在美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)和澳大利亚联邦科学工业研究组织(CSIRO)从事科学研究，研究领域包括反应输运参数的升尺度(Upscaling)，二氧化碳地质存储的计算机模拟，地下水地球化学，地下水反应输运模拟，含水层存储和回采，矿山环境地球化学和污染物环境地球化学。2016年加入生物有机地球化学研究所。

李艳副研究员学科专业：海洋地质学

研究方向：油气地球化学、有机地球化学

电子邮箱：[e-mail]

个人简介：

李艳副研究员于2016年在中国科学院广州地球化学研究所获理学博士学位；之后加入生物有机地球化学研究所。2018年获国家自然科学青年科学基金项目资助。已发表论文10余篇，其中2017年在Gondwana Research (中科院JCR一区杂志，IF = 6.959)上发表题为 “The source and paleoclimatic implication of hydrogen isotopic composition of n-alkanes in sediments from the Yixian Formation, western Liaoning Province, NE China”的长篇研究成果；该成果以辽西早白垩世古气候条件重建为例，建立并验证了有机质母源和古气候条件判识的单体烃氢同位素有效指标，为古气候古环境研究提供了重要的研究手段。

徐小明副研究员学科专业：海洋生物学

研究方向：海洋碳循环、海洋微生态学、稳定同位素技术

电子邮箱：[e-mail]

个人简介:

徐小明副研究员于2016年在中山大学获海洋生物学专业博士学位；之后加入生物有机地球化学研究所。主要成果：建立了一种高精度批量测定海洋沉积物柱总有机碳和黑碳的方法；通过新方法的使用，在南黄海中部细粒沉积区和东海闽浙细粒沉积带获得了百年尺度总有机碳和黑碳的高辨时间序列，揭示出自老到新陆源总有机碳含量逐渐降低、海源总有机碳含量逐渐增加的变异规律，同时还发现黑碳含量具有近20年的变异周期；在南海东沙海域水合物成藏区发现甲烷氧化菌与硫酸盐还原菌之间存在明显的依赖于深度的耦合关系。现已发表学术论文26篇(其中第一或通讯作者的SCI论文6篇)。

郝云芳副研究员学科专业：海洋生物学

研究方向：海洋生物资源活性物质的成分分析和功能评价，天然产物调节脂肪代谢的功效及作用机理，海洋藻类的高值化利用应用研究。

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个人简介:

郝云芳副研究员于2015年在华南理工大学获工学博士学位；2016年加入生物有机地球化学研究所。主要从事天然功能因子的提取、鉴定、活性验证和分子机制方面的研究；在细胞水平对天然功能因子抗氧化、抗炎、抗肿瘤、降脂等多种生物活性开展研究。已发表相关论文6篇(其中第一或通讯作者的SCI论文3篇)。

王钦庆 博士后学科专业：海洋生物学

研究方向：海洋生物制品、海洋石油污染的生物修复

电子邮箱：[e-mail]

个人简介:

王钦庆，2017年6月毕业于中国海洋大学获微生物学博士学位；之后加入生物有机地球化学研究所。主要研究成果包括：(1) 通过外源无机钙基工业废物及其改性物与生物有机质间的协同作用，增强微生物厌氧反应体系的稳定性及产气性能，实现双重减废和生物能源的清洁生产；(2) 在微生物方面，通过基因敲除与表达、基因组/转录组生物信息学分析和发酵罐扩大培养等生物技术，验证合成普鲁兰多糖的基本途径，解除葡萄糖阻遏和氮源阻遏，并阻遏多糖合成过程中寡糖副产物的合成，实现普鲁兰多糖的中试发酵生产。以第一和第二作者发表SCI论文6篇。

祝青 博士后学科专业：海洋生物学

研究方向：陆架储碳机制、海洋微生物多样性与生物地球化学循环

电子邮箱：[e-mail]

个人简介:

祝青副研究员于2017年在中山大学获博士学位；之后加入生物有机地球化学研究所。主要研究成果：基于黄东海陆架沉积有机碳和有机氮及其碳-氮同位素组成数据和²¹⁰Pb定年结果，重建了百年尺度沉积有机碳的高分辨时间序列并进行解读，揭示了百年尺度有机碳的埋藏机制，探讨了自然过程和人类活动对海洋沉积有机碳的影响。已发表SCI论文8篇(其中第一作者2篇)。

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编辑：毛琳