（一）团队研究背景

海洋是地球上最大的活跃碳库, 是陆地碳库的 20 倍、大气碳库的 50 倍。近几年来，“蓝碳”被认为发展潜力巨大并逐渐成为世界各国海洋研究的热点及重点。海洋微生物占海洋生物质的95%以上，在海洋碳汇和全球气候变化中起到非常关键的作用。海洋光合微藻通过光合作用把太阳能转化成化学能，同时把CO2转化成生物质并释放出O2，因此担负着全球近50%初级生产。海洋大部分生物质由异养微生物（细菌、古菌、原生生物和真菌）分解来支持海洋次级生产然后通过食物链转到更高营养级，在此过程中，部分微生物固定的有机碳通过“生物碳泵”（Biological Carbon Pump, BCP）和“微生物碳泵”（Microbial Carbon Pump, MCP）而输送到深海长期储存，形成庞大的“海洋碳汇”。 目前普遍认为，原核异养微生物（细菌和古菌）在海洋碳储存过程中起主导作用，但本团队多年的研究结果表明，真核异养微生物在海洋碳汇的形成过程中可能起到更重要的作用，并首次将真核异养微生物纳入现有的海洋碳循环和碳汇模型，革新并完善了目前人们对海洋微生物食物网结构与功能的认识，提出了其在海洋生物碳泵起到关键作用的假说。本团队的一个重要研究目标即充分利用新的技术手段和计算模式，来完善真核微生物碳泵理论从而更精准地估算全球碳汇。

广阔的海洋蕴藏着全球最丰富的生物资源，为人类健康和文明发展提供了丰富的资源保障。特别是真核异养微藻（如单细胞真菌类原生生物）含有大量人体必需的多种多不饱和脂肪酸和抗氧化剂等，其生物产品广泛应用于生物医药、保健品、食品添加、化妆品和生物能源等行业。因此，利用现代生物工程和技术提高目标产物的产量并研发其大规模生产的基础理论和生产工艺是本团队的另一个研发目标。在了解光合微藻生物固碳代谢调节机理的基础上，利用代谢工程（合成生物学）和现代发酵技术工艺把“光合固碳”和高附加值的生产开发有机的结合实现“可持续”和“碳中和”的工程技术的研发，将是该团队的终极目标。目前，该团队拥有世界最大的真菌类原生生物的种质资源库，开发生产的高附加值的生物产品包括DHA、角鲨烯和生物燃料等。

近海是全球海洋中最敏感和最活跃的区域，为人类的生存发展提供了重要的物质资源支撑和空间环境保障。但随着沿海地区经济社会的快速发展，人类活动产生的各种污染物质过度排入海洋，对近海环境造成剧烈的干扰，这不仅改变了生态系统的结构和功能，而且频频引起藻华、动物疾病等生态灾害，对近海旅游业、渔业、水产品安全和人群健康带来巨大的风险和损失。在众多污染物中，病原微生物因具有感染剂量低、影响范围广、容易二次暴发等特征，成为了水质管理最关键的控制指标之一。可以说，控制住水体中的病原微生物对近海整体生态安全的治理意义重大。但我国在病原微生物管理的相关技术方面，远远落后于欧美发达国家，还处于较为初级的发展阶段。特别是对于病原微生物的前期测定及后续预警等工作缺乏系统性的技术体系。因此，开发近海环境病原微生物监测预测及其风险评估预警体系也是本团队近年来的一个重要研究方向。

总之，本团队从“蓝碳”视角出发，以研究真核异养微生物在海洋碳汇形成过程中的微生物学机制为基础，为全球海洋碳汇的研究提供新的微生物学理论和估算模式；同时，以海洋微藻为研究对象，通过合成生物学方法研发微藻生产高附加值生物产品的工程技术和工艺，为全球的“碳中和”目标提供理论和技术支撑。目前团队研究课题共下设多个研究方向，涵盖微生物生态学、合成生物学、微生物发酵技术、分子生物技术、生物信息学、近海生态安全等多个领域，通过多学科的交叉研究，已取得了一系列突破性、前瞻性的科研成果。

（二）研究内容及进展

（1）海洋微生物生态

 研究成果展示：

（2）微生物技术

研究成果展示：

（3）近海生态安全

1. 1、科技部，国家重点研发计划-主承担（课题级别），2017YFC1404501，近海病原微生物灾害形成机制与监测预警技术研究，2017/07-2021/06，1600万元，在研，参加
2. 2、科技部，国家重点研发计划-合作（课题级别），2016YFA0601401，近海生态系统碳汇过程、调控机制及增汇模式，2016/07-2021/06，2500万元，在研，参加
3. 3、中国大洋矿产资源研究开发协会，各部委（省市合作），DY135-B2-09，深海真核微生物新资源的获取与应用潜力评估，2018/11-2020/12，300万元，结题，参加
4. 4、国家自然科学基金委员会，重大研究计划（培育项目），9175110025，我国近海典型水域破囊壶菌的多样性及其在碳、氮生物地球化学循环中的作用，2018/01-2020/12，80万元，结题，主持
5. 5、国家自然科学基金委员会，面上项目，3167010648，破囊壶菌二十二碳六烯酸（DHA）生物合成路径及代谢网络的研究，2017/01-2020/12，62万元，结题，主持
6. 6、国家海洋局，公益项目，201305022，几种重要海洋微生物（微藻）活性产物工程化技术研发与示范应用，2013/01-2016/12，1540万元，结题，主持
7. 7、河北省海洋局，各部委（省市合作），2013120024004711，秦皇岛海域病原菌现状和污染物调查，2013/12-2014/12，130万元，结题，主持

天津大学海洋生态环境研究中心研究团队依托天津大学环境科学与工程学院和天津大学青岛海洋技术研究院开展研究，长期致力于海洋碳汇微生物学过程以及水体环境污染防治的工程技术研发。

图 海洋生态技术与工程团队

本团队倡导学术研究与国际前沿水平接轨，课题组常年与多个国内外知名高校及研究机构保持科研合作关系。自团队成立以来，已选派多名课题组研究生赴杜克大学、加州大学尔湾分校、德州农工大学和釜山大学等国际知名院校联合培养。课题组每年安排学生参加6-7次国内学术会议及1-2次国际学术会议，保证学生充分获得与国内外专家学者交流的机会。

本团队先后参与、承担一系列国家及省部级课题，拥有充足的科研经费，科研设备总值超过1,000万元。近5年来，课题组授权和申请国内发明专利20余项，发表SCI论文40余篇，包括mBio、ISME J等顶级期刊。