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天津大学机械工程学院承担的课题“深海原位采样水下航行器研制”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、自主水下航行器协同设计与优化、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(MSAUV)的研制，多项技术填补了国内空白。
深海微生物原位采样水下航行器工作场景示意图
据介绍，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。
此次研制的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，可实现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。
深海微生物原位采样水下航行器进行海上试验
今年5月，MSAUV在我国南海1000米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0.22微米，最大采样深度为1000米，单次采样的过滤海水量超10升(最大值达到15.6升)，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对深海微生物的多点位化实海连续采样，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。
部分样本基因测序及物种分析结果
“MSAUV的成功研制可将采样形式从单点人工辅助扩展到空间多点全自主，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。”天津大学机械工程学院的刘玉红教授介绍，这样可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，构建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。
(天津大学供图)
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