研究思路|三代宏基因組應用案例解讀(第二期)

2021-01-17 美格基因

隨著新一代高通量測序技術的發展，三代宏基因組測序運用越來越廣泛。美格基因現已推出「三+二」測序服務，三代測序可有效減少部分拼接錯誤，提高基因組組裝準確性和微生物群落鑑定的解析度。以下為大家分享幾篇三代宏基因組應用在土壤樣本中的文獻。

案例1

作者：Ornella Carrión 等

期刊：Microbiome

時間：2020.06

影響因子：10.465

異戊二烯在大氣化學和氣候中很重要，但對環境中異戊二烯的生物降解知之甚少。油棕樹是排放異戊二烯含量最高的樹種之一。研究通過三代+二代測序策略對油棕樹土壤和葉片進行宏基因組測序，從測序數據中組裝72個MAGs（20個來自土壤樣本，52個來自葉片樣本），並鑑定了假定的異戊二烯降解基因。此外， 通過DNA穩定同位素探測（DNA-SIP）技術發現土壤和葉片中都含有可降解異戊二烯的細菌的新屬。這項研究極大地擴展了已知的可以代謝異戊二烯的細菌的多樣性，有助於更好地了解異戊二烯的生物降解。

案例2

作者：Da-Shuai Mu 等

期刊：Microbiome

時間：2020.08

影響因子：10.465

過去人們通常認為捕食性細菌分為專性捕食型和兼性捕食型兩大類。本研究結合三代+二代測序策略對目前已知的9株可培養慢生單胞菌基因組測序，選取其中4個已知的慢生單胞菌基因組進行比較基因組學分析，發現慢生單胞菌對獵物具有高度依賴性。研究還發現慢生單胞菌獨特的代謝模式賦予該類群特有的捕食模式，可以看作是之前報導的專性捕食性細菌和兼性捕食性細菌之間的過渡型類群。結合其捕食方式、生理模式等，作者建議將原有的專性捕食性細菌和兼性捕食性細菌重新分類，即：專性捕食性細菌、兼性捕食性細菌（慢生單胞菌類）、機會主義捕食性細菌。

案例3

作者：Baozhan Wang 等

期刊：ISME

時間：2019.08

影響因子：9.493

全球30%以上的陸地表層土壤偏酸性（pH<5.5），但古菌AOA的嗜酸機制一直是研究難點。通過整合三代和二代測序結果，重構了三個不同生態型的酸性土壤古菌AOA基因組MAG。進一步利用系統發育組學技術，結合蛋白結構的計算模擬，發現所有酸性土壤AOA僅含V-型ATPase基因簇，而所有中性和鹼性土壤AOA僅含A-型ATPase。在此基礎上完成了遺傳功能的異源驗證，發現導入V-型atp 操縱子（8623bp）後，大腸桿菌（E. coli）能夠更好適應酸性脅迫生長。這些結果清楚說明，V-型ATPase是古菌AOA適應酸性脅迫的關鍵模塊。

點 評：

從宏基因組到單菌基因組，在我們關注菌株功能的時候，高質量的連續的基因組尤為關鍵。在上述的不同研究中，用三代測序技術的長讀長優勢顯著提升了宏基因組/單菌基因組組裝的效果，尤其是從宏基因組中得到的MAGs，使後續的分析結果更加可靠。

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