[发明专利]一种用于海洋碳汇的高准确度功能基因芯片制备方法

说明书

本发明涉及海洋碳汇技术领域，具体涉及一种用于海洋碳汇的高准确度功能基因芯片制备方法。包括如下步骤：步骤1：构建碳汇功能基因数据库。步骤2：获取海区碳汇过程关键功能基因数据集。步骤3：设计寡核苷酸探针。步骤4：设计并合成功能基因芯片。本发明通过宏基因组大数据挖掘，更加全面的涵盖海洋碳汇关键功能基因家族，以减轻因缺少相关基因参考而导致的假阴性问题。本发明区分公共同源基因，减轻因现有公共基因数据库中同源基因家族混杂而导致的假阳性问题。本发明在探索海洋碳汇过程中，基于海洋宏基因组数据集，以经济有效的方法获得准确度高、可靠性强的数据结果。

技术领域

本发明涉及海洋碳汇技术领域，具体涉及一种用于海洋微型生物碳汇过程监测的高准确度功能基因芯片制备方法。

背景技术

自工业革命以来，人类活动大量排放二氧化碳，导致气候变化已经成为最大的全球性环境问题，严重威胁着人类社会可持续发展。我国作为世界上最大的碳排放国之一，率先提出碳中和日程，但我国现阶段仍处于经济高度增长的阶段，仍位于发展中国家的状态，这就要求我国实现碳中和目标时要将“减排”和“增汇”并行。2019年第25届联合国气候变化大会首次将“海洋议题”纳入会议议程，旨在提高各国对海洋与气候变化关系的认知能力，并鼓励各国将海洋纳入应对气候变化的途径中。我国作为海洋大国，海洋自然条件优越且空间资源优渥，包括海岸线漫长、海岸带资源丰富且领海面积辽阔等特点。其中，我国海岸线总长度超过32600千米，纵跨热带、亚热带、温带等多个气候带，领海面积约300万平方公里，约占领土面积的31.25％。现已有研究证明海洋碳库为陆地碳库的20倍，为大气碳库的50倍，海洋作为地球上最大的碳库，被誉为全球气候变化的重要“调节器”，每年可吸收约排放入大气中CO₂的30％，海洋碳汇潜力巨大，因此，解析海洋碳汇链条关键过程，挖掘海洋负排放潜力，是助力我国实现“碳中和”目标的重要途径之一。

人们多年来主要将研究聚焦于关键的海洋储碳机制——生物泵(BiologicalPump,BP)，该理论指出，无机碳通过光合作用等作用被转化为有机碳，但近三十年的研究积累结果表明，其所导致的颗粒有机碳(POC)仅有约初级生产力的0.1％可以到达海底埋藏，而其中绝大部分POC则被转化为CO₂重新返回大气中。实际上，海洋中的有机碳主要存在形式为溶解有机碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)，而其中约95％的DOC以生物难以利用的惰性溶解有机碳(Recalcitrant Dissolved Organic Carbon,RDOC)形式存在。由我国科学家提出的海洋微型生物碳泵(microbial carbon pump，MCP)指出，海洋微生物通过生理生态与生物地球化学过程，将有机碳从可利用的活性态转化为不可利用的惰性态RDOC，使其可在海底封存周期可达数千年。MCP一经提出便得到国际同行的广泛关注和认可，被称为“巨大碳库的幕后推手”。MCP强调微型生物是形成RDOC的主要贡献者，微型生物个体虽小但生物量极大、生物多样性高，已有大型海洋生态系统实验体系研究证明微生物碳泵效率极高，在不到一年的时间中可将浮游植物产生的活性DOC转化为与深海中RDOC十分相近的化合物。但由于海洋生态系统和碳汇形成过程的复杂性以及现有知识体系的局限性，决定了海洋碳汇核查技术研发的难度，迄今国际上尚未确定微型生物驱动海洋碳汇链条关键过程的关键类群及功能基因，我国典型海区碳指纹基因情况也尚未明晰。