空間站環境微生物群落特徵及生物安全防控基礎研究

《空間站環境微生物群落特徵及生物安全防控基礎研究》是依託北京理工大學，由張瑩擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：空間站環境微生物群落特徵及生物安全防控基礎研究
• 依託單位：北京理工大學
• 項目負責人：張瑩
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

載人太空飛行器發射時會攜帶微生物進入太空，研究表明，在長期運轉中存活下來的一些菌落會對航材產生嚴重腐蝕。目前對空間站環境微生物生態的研究不足，生物安全防控體系亟待建立。本項目擬建立一套完善的空間環境微生物採樣和分析方法；利用高通量測序結合實時定量PCR、螢光計數等方法，系統研究我國正在組裝測試階段的空間站內外艙面微生物的主要來源、濃度、活性狀態、群落結構，為評價載人太空飛行器裝配環境和設定重點防控區域提供科學依據；在此基礎上，通過研究載人飛船發射前和返回後的艙內表面微生物群落結構差異，進一步了解太空環境對微生物種群及豐度的影響，分離純化耐太空環境且具有潛在腐蝕能力的重點菌株；最後，針對重點菌株研究其與航材的相互作用及機理。研究結果有助於了解重點微生物種屬，以便從腐蝕機理出發建立防控手段、最佳化防控方式，為保障我國載人航天工程的生物安全提供理論基礎。

結題摘要

載人太空飛行器發射時會攜帶微生物進入太空，研究表明，在長期運轉中存活下來的一些菌落會對航材產生嚴重腐蝕。目前對空間站環境微生物生態的研究不足，生物安全防控體系亟待建立。本項目在實施過程中首先建立了一套完善的空間環境微生物採樣、樣品處理和分析檢測方法。其次，利用高通量測序結合實時定量PCR、螢光計數等方法，系統研究了我國正在組裝測試階段的空間站內外艙面微生物的主要來源、濃度、活性狀態、群落結構，研究結果初步建立了我國空間環境菌種資源庫，證明了人員裝配活動對艙內微生物群落環境影響較大，同時系統性的評價了載人太空飛行器裝配環境微生物污染情況，為裝配廠房後續設定重點防控區域提供科學依據。第三，額外研製了一種基於環介導等溫擴增的微生物檢測技術，該技術比常規的實時定量PCR的靈敏度提高了一個數量級，具有靈敏度高的特點，適用於檢測空間環境為代表的低生物量環境中的微生物豐度，為今後的在軌微生物檢測監測技術奠定了堅定的地面基礎。最後，通過研究短期太空飛行前和返回後的艙內表面微生物群落結構差異，進一步了解了太空環境對微生物種群及豐度的影響，分離純化了部分耐太空環境且具有潛在腐蝕能力的重點菌株及菌群，針對重點菌株研究了其與航材的相互作用及機理，研究結果顯示組裝環境中的多種微生物具有很強的耐受極端環境的能力，同時短期空間飛行會導致很多微生物對航材降解能力的增強。綜上，研究結果為保障我國載人航天工程的生物安全提供了理論基礎。