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科 研 动 态
近日，天津大学承担的崂山实验室科技创新课题“深海原位采样水下航行器研制”通过崂山实验室组织的评审并取得重要进展。研发团队突破了深海微生物多通道高保真采样仪器设计、自主水下航行器多参数协同设计与优化、乏信息下高精度组合导航、航行模式平滑演变与调控、深海环境微生物样本高品质原位保存、采样区域识别与跟踪等多项关键技术，完成了我国首台深海微生物原位采样自主水下航行器（Microbial Sampling Autonomous Underwater Vehicle, MSAUV）的研制。MSAUV搭载了深海原位微生物采样仪器和多种环境要素感知传感器，实现了深海微生物多点位化、多尺度化、高自动化和高保真化的原位采样、保存和分析，多项技术指标填补了国内空白，为发现与探索海洋微生物新物种、揭示海洋微生物多样性格局与演变规律、明晰微生物碳泵与海洋碳汇的影响机理等提供决定性数据支撑。
早在今年5月，MSAUV在我国南海1000m以浅的多个深度进行了性能和功能的全面测试，实现了深海微生物基因原位采样和高保真保存。MSAUV最小取样直径为0.22μm，最大采样深度为1000m，单次采样的过滤海水量超10L（最大值达到15.6L），最大采样个数可达70个。这是国内首次通过自主水下航行器实现了对深海微生物的多点位化的实海连续采样，最大采样深度、采样个数和单次最大过滤水量等性能指标均达到国际领先水平。
传统的深海微生物采样技术主要依赖于船舶定点式采样，需要经过采水器释放、采水、回收和船基过滤、冻存、核酸提取等过程。随着海洋技术发展，无人遥控潜水器小范围移动采样、深海坐底平台静态采样等也逐步得到了应用尝试。该MSAUV的成功研制可将采样形式从局域单点人工辅助扩展到区域多点全自主，实现深海微生物样本从原位采样-高保真保存-核酸制备的无缝衔接，有效避免因环境变化导致的样本污染、降解和核酸结构变化，从而显著提高样本质量、缩短采样周期和提升海洋微生物生境研究效率。
据悉，研发团队后续将与崂山实验室、中国海洋大学和青岛华大基因科技有限公司等单位进一步加强合作，持续攻关深海微生物采样和宏基因组分析技术，完善海洋微生物综合资源数据库，共同推进本课题成果的推广和示范应用，为深远海生物多样性调查、基因资源挖掘以及特定生境下微生物群落演化规律揭示等提供有力保障。
据公开报道与资料显示，美国蒙特利湾水族馆研究所面向自主水下航行器搭载需求，已研发第三代深海微生物采样器（3G-ESP），最大采样深度300m，最大采样个数60个，样本单次过滤水量1L，是当前适用于自主水下航行器搭载的深海微生物采样器的国际最高水平。美国蒙特利湾水族馆研究所、夏威夷大学及伍兹霍尔研究所等单位共同完成了3G-ESP在自主水下航行器上的集成与搭载，并在北太平洋的冷涡中心初步开展了深海微生物采样及微生物群落调查。
（图1 深海微生物原位采样水下航行器工作流程示意）
（图2 深海微生物原位采样水下航行器海上试验）
（图3 部分样本基因测序及物种分析结果）
（消息来源：天津大学青岛海洋技术研究院）
