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申请/专利权人：同济大学

摘要：本发明公开了利用钻进取心与单细胞测序的多源矿产资源评价方法，属于多源矿产资源评价技术领域，该方法，包括对多金属硫化物的海底靶向区进行原位取心采样以得到海底地表沉积物样品；利用生物液滴微流控方法对海底地表沉积物样品进行单细胞测序基因组库搭建以得到生物矿化的单细胞测序基因组库；对海底地表沉积物样品进行单细胞测序以得到海底地表沉积物样品的单细胞测序信息；基于多金属硫化物的生物与非生物矿化的差异基因和单细胞测序信息得到多金属硫化物的微生物系统发育树，并根据微生物系统发育树确定多金属硫化物矿藏的生物信息以得到多源矿产资源评价结果。本发明能够精准获取多金属硫化物矿藏分布信息，且成本低。

主权项：1.一种利用钻进取心与单细胞测序的多源矿产资源评价方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：划分多个海底沉积物样品采集区域；对于每一个海底地表沉积物样品，利用钻进取心装置对多金属硫化物的海底靶向区进行原位取心采样以得到海底地表沉积物样品；利用生物液滴微流控方法对所述海底地表沉积物样品进行单细胞测序基因组库搭建以得到生物矿化的单细胞测序基因组库；利用所述生物矿化的单细胞测序基因组库对所述海底地表沉积物样品进行单细胞测序以得到所述海底地表沉积物样品的单细胞测序信息；基于所述多金属硫化物的生物与非生物矿化的差异基因和所述单细胞测序信息得到多金属硫化物的微生物系统发育树，并根据所述微生物系统发育树确定多金属硫化物矿藏的生物信息以得到多源矿产资源评价结果；所述钻进取心装置，包括电子控制部件、水下仪器部件和取心储存部件；所述利用钻进取心装置对多金属硫化物的矿物靶向区进行原位取心采样以得到海底地表沉积物样品，包括：响应电子控制部件发送的第一控制信号以通过所述水下仪器部件得到目标靶向区位置；响应电子控制部件发送的第二控制信号，所述水下仪器部件对所述目标靶向区位置的海底靶向区进行钻进以得到海底地表沉积物样品；响应电子控制部件发送的第三控制信号，所述取心储存部件对海底地表沉积物样品进行保存处理；所述取心储存部件的样品之间插入隔片进行物理区分，同时实现样品体积测量；样品的保存方式采用无菌取样袋或无菌离心管，低温保存环境为-80℃冻存；所述水下仪器部件为双液压动力控制系统控制，速度与力量切换方便，且两套液压动力系统互相备份，形成双保险结构，水下安全性高；所述水下仪器部件包括马笼头、水下电源适配器、温度张力电阻率短节、电子控制节、平衡短节、液压节和机械节；其中，所述马笼头为充油式马笼头，通过所述充油式马笼头进行机械节的芯电缆与水下仪器的连接；所述水下电源适配器为电源短节，通过所述电源短节将机械节的芯电缆上的高于预设阈值的电压转化预设要求电压；通过所述温度张力电阻率短节检测水下仪器的状态参数；通过电子控制节接收地面下发的指令，并响应指令控制水下仪器完成取心动作，同时向地面发送水下仪器的各种状态信息；通过平衡短节的内部活塞的运动使得内部液压油与外部泥浆环境的压力平衡；通过液压节上安装的油位检测传感器监测内部液压油的体积变化数据，并为水下仪器的运动提供液压动力；通过机械节执行水下仪器的多种动作；所述钻进取心装置的钻进取心扭矩公式为： 其中，EP为钻头受到的压力，R1为钻头半径，R2为钻头内径，r为转速，Fpa为地层对钻头外壁作用的离心力，Fpc为钻头内璧与地层的摩擦力，δ为钻头与地层之间夹角，β为钻进运动螺旋角，α为钻头金刚石布点角度，ce为地层摩擦系数，lc为钻进取心长度，T为钻进取心扭矩；利用生物液滴微流控方法对所述海底地表沉积物样品进行单细胞测序基因组库搭建以得到生物矿化的单细胞测序基因组库，包括：利用所述生物液滴微流控方法对所述海底地表沉积物样品的微生物单细胞进行分离和包裹得到细胞裂解结果；根据所述细胞裂解结果进行单细胞全基因组扩增、片段化和基因组条形码标记；利用所述生物液滴微流控方法对所述海底地表沉积物样品的微生物单细胞进行分离和包裹得到细胞裂解结果，还包括：基于预设温度冻存下的海底地表沉积物样品的融化结果得到初始微生物单细胞；对所述初始微生物单细胞进行多次离心或密度梯度离心的过滤操作以得到过滤后的微生物单细胞的细胞悬液；在得到过滤后的微生物单细胞的细胞悬液之后，所述方法，还包括：对细胞悬液进行预设倍数稀释得到悬液稀释结果；基于所述悬液稀释结果进行荧光染色，并通过血细胞计数板在荧光显微镜下的显示结果计算细菌数量以得到包含预设活率和数量的细菌溶液；根据所述细胞裂解结果进行单细胞全基因组扩增、片段化和基因组条形码标记，包括：将所述细菌溶液去乳化，回收并纯化液滴内产物以利用条形码序列将产物中来自不同单细胞的DNA序列进行标记得到纯化后的产物；将纯化后的产物进行文库标签扩增，并将DNA序列两端带上测序需要的P5P7接头序列以及用于区分不同文库的index序列；将文库标签扩增得到的产物进行片段纯化或分选，以得到用于测序的有效文库分子；利用所述生物矿化的单细胞测序基因组库对海底地表沉积物样品的微生物菌种进行生物单细胞测序，并筛选微生物菌种的优势菌株以得到所述多金属硫化物的生物与非生物矿化的差异基因。

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