中文摘要：

深海中生存有大量的微生物，低温和高压是大部分深海环境的两个主要特点。深海微生物对深海低温高压环境的适应机制还不很清楚。本项目在深海适冷细菌Pseudoalteromonas sp. SM9913基因组和比较基因组学的研究基础上，对其在低温高压下生长的转录组和蛋白质组进行分析。并与其相似的同属南极表层海水适冷菌P. haloplanktis TAC125的转录组和蛋白质组数据进行比较。重点研究P. sp. SM9913中在低温高压下转录和表达水平明显升高而在P. haloplanktis TAC125中缺失或转录和表达量不升高的基因。分析这些基因的序列、功能、参与的代谢途径及调控方式。并对这些基因的进化方式和特点进行探讨。综合分析基因组、转录组、蛋白质组的数据以阐明深海菌P. sp. SM9913适应深海低温高压环境特有的机制，并构建P. sp. SM9913适应低温高压环境的生物模型。

结论摘要：

地球上60%的表面积被深度超过1000米的深海所覆盖。低温和高压是大部分深海环境的两个主要的特点。因此对深海微生物研究一个主要方面就是探讨深海微生物如何适应低温和高压这两个环境压力。本项目利用微生物转录组技术研究深海适冷微生物Pseudoalteromonas sp. SM9913在基因转录层面上如何适应深海低温高压环境。我们首先建立了菌株P. sp. SM9913在低温高压下的培养体系，并对其生长状况进行了检测。结果表明其可以在压力至40 Mpa的情况下生长。对其在4 oC，0.1 Mpa；4 oC，20 Mpa；18 oC，0.1 Mpa和18 oC，20 Mpa四个条件下的转录组进行了测序。每个样品的测序数据量为500 Mb左右，已经可以满足数据分析的要求。随后研究了温度对转录组的影响。4 oC下转录水平明显升高的基因有16个。其中既包含编码tRNA二氢尿嘧啶合成酶和冷激蛋白等经过广泛研究与适冷相关的蛋白的基因，也包含一些预测的编码假想蛋白的基因。其中基因PSM_A1428编码一个在各个菌株中保守性非常强的假想蛋白，可能与P. sp. SM9913的低温适应相关。是下一步重点研究的对象。再次研究了压力对转录组的影响。高压（20 Mpa）下转录水平明显升高的基因有52个。其中转录水平升高比较多的有与解毒有关的乙二醛酶和维持膜完整性的病毒刺激蛋白（PspA）的基因。另外一些编码物质转运蛋白及转录因子的基因表达量也升高明显。最后研究了低温和高压同时作用时对转录组的影响。此时表达量明显升高的基因有185个。COG功能分析表明这些表达量明显升高的基因中与能量代谢及分子伴侣相关的基因比较多。KEGG代谢途径分析也验证了这一点。根据以上结果，我们从细胞能量产生、细胞膜维持、蛋白质折叠和细胞解毒等方面构建了P. sp. SM9913适应低温高压环境的机制方式。分析发现P. sp. SM9913既具有适应深海环境的一般特点，又具有自己独特的特点。这为后续进一步的实验验证提供了很好的理论基础和指导。本项目因执行时间有限（一年），到目前为止完成了P. sp. SM9913转录组的研究工作。蛋白质组的研究工作尚未开展，研究论文也尚未发表。但是经过一年的努力，已经取得了很好的进展。现有的研究结果也已经整理成文，相信很快会有研究论文发表。