生科院刘常宏教授参与的IODP 337航次研究结果发表于《Science》

  综合大洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program, 缩写为IODP)是一项大型国际合作计划,主要通过钻探研究深海海底与地球内部过程,探索地球演变历史和结构。

  IODP 337航次由日本JAMSTEC(Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology)高知岩心样品研究所(Kochi Institute for Core Sample Research)的Fumio Inagaki首席和德国不来梅大学(University of Bremen)海洋环境科学中心(Center for Marine Environmental Science)的Kai-Uwe Hinrichs首席联合组织,时间为2012年7月26日至2012年9月30日,参与国家有日本、德国、英国、丹麦、美国、韩国和澳大利亚和中国等八个国家,我校生命科学学院刘常宏教授作为唯一的中国代表参与了该航次。

  IODP337航次的研究主题是洋底深部生命与碳循环系统(Exploration of the Deep Life and Carbon System beneath the Ocean),研究目标包括:洋底深部微生物、水合气以及褐煤之间的关系;微生物在驱动深部碳循环和能量循环中的作用及机理;深部褐煤层的形成机理及对微生物多样性和种群数量的影响。钻孔位于太平洋大陆边缘(41°10.5983¢N, 142°12.0328¢E),距离日本下北半岛(Shimokita Peninsula)海岸80km处,水深1180 m,洋底沉积岩深2466.88m。

  经过两个多月的钻探工作,采集到不同钻探深度的大量沉积岩样品。参与国科学家在船上及回国后,对所采集样品从多方面进行分析研究,截止目前,已获得如下阶段性的研究成果:1、在洋底下1,826.5~2,046.5 m以及2,426.5~2466 m深处有煤层存在;2、太平洋洋底1.5-2.5km深沉积岩中仍有微生物的存在,约10 cells/cm3,其中有许多分类地位不同于浅层深部生物圈的微生物类群;3、微生物的种群数量因煤的存在而增加(Fig.1);4、在2.5km深的沉积岩中存在由产甲烷菌催化形成的甲烷气(Fig.2)。相关研究Exploring deep microbial life incoal-bearing sediment down to~2.5 km below the ocean floor已发表于Science 2015, 349(6246):420-424,刘常宏教授和南京大学分别作为作者和作者单位之一。

Fig. 1. Depth profiles of microbial cell counts and geochemical data at Site C0020. (A) Microbial cell concentrations, (B) d13C and dD of methane, and (C) C1/C2 ratios and d13C of CO2

Fig. 2. Geochemical and microbiological indications for methanogenic microbial communities in ~2-km-deep subseafloor coal beds at Site C0020. (A) A representative chromatogramof the diagnosticmethanogen biomarker F430 (as methyl ester) and its epimers from a coal sample (core 18R-2, 1946 mbsf) (table S3). (B) to (D) Photomicrographs of microbial cells in an enrichment culture from ~2-km-deep coal-bed samples using a continuous-flow bioreactor with powdered coal as the major energy source.

(生命科学院 科学技术处)