微生(sheng)物(wu)組研(yan)究(jiu)的(de)(de)是(shi)生(sheng)物(wu)體(ti)內或特定環(huan)(huan)(huan)境中存在的(de)(de)所有(you)微生(sheng)物(wu)，它涵蓋(gai)了細菌、真菌、病(bing)毒和古菌等。這(zhe)些微生(sheng)物(wu)成員通常不(bu)是(shi)孤立(li)存在的(de)(de)，而是(shi)以(yi)群(qun)落的(de)(de)形(xing)式相(xiang)互依存、相(xiang)互影(ying)(ying)響，并與其周圍(wei)的(de)(de)環(huan)(huan)(huan)境形(xing)成了緊(jin)密(mi)的(de)(de)聯系(xi)。深入研(yan)究(jiu)微生(sheng)物(wu)組，我們(men)能夠揭(jie)示這(zhe)些微生(sheng)物(wu)在不(bu)同生(sheng)態(tai)系(xi)統中的(de)(de)功能和作用，以(yi)及(ji)它們(men)對宿(su)主及(ji)環(huan)(huan)(huan)境的(de)(de)影(ying)(ying)響。

現(xian)代(dai)高(gao)通(tong)量測序技術的(de)應用(yong)，為微生物(wu)(wu)組的(de)研究提(ti)供了強有(you)力的(de)工具(ju)。這(zhe)些(xie)技術能夠(gou)對(dui)微生物(wu)(wu)群落中的(de)DNA和(he)RNA進(jin)行快(kuai)速而(er)精確的(de)測序分析，從(cong)而(er)深(shen)入挖掘(jue)微生物(wu)(wu)的(de)物(wu)(wu)種組成、功(gong)能特性以(yi)及動(dong)態變(bian)化。這(zhe)為醫學(xue)、生態學(xue)、農學(xue)等(deng)眾多領(ling)域(yu)提(ti)供了重(zhong)要的(de)數據支持。

代(dai)謝(xie)(xie)(xie)組(zu)(zu)(zu)(zu)學(xue)(xue)指(zhi)利用質(zhi)譜技術對(dui)生(sheng)(sheng)物樣本中參(can)與(yu)(yu)生(sheng)(sheng)物體(ti)新陳(chen)代(dai)謝(xie)(xie)(xie)、維(wei)持生(sheng)(sheng)物體(ti)正常(chang)生(sheng)(sheng)長發育功能的(de)小分(fen)子化合物（主要是指(zhi)相對(dui)分(fen)子質(zhi)量(liang)小于1500 Da的(de)內源性(xing)小分(fen)子）進行定(ding)性(xing)和定(ding)量(liang)，并尋找代(dai)謝(xie)(xie)(xie)物與(yu)(yu)生(sheng)(sheng)理病理變化之間相互關系(xi)的(de)一門學(xue)(xue)科(ke)。代(dai)謝(xie)(xie)(xie)組(zu)(zu)(zu)(zu)學(xue)(xue)是繼(ji)基因組(zu)(zu)(zu)(zu)學(xue)(xue)、轉錄組(zu)(zu)(zu)(zu)學(xue)(xue)、蛋(dan)白質(zhi)組(zu)(zu)(zu)(zu)學(xue)(xue)后發展(zhan)起來(lai)的(de)一門新興學(xue)(xue)科(ke)。基因組(zu)(zu)(zu)(zu)學(xue)(xue)反映了(le)(le)可能發生(sheng)(sheng)什(shen)么(me)，轉錄組(zu)(zu)(zu)(zu)學(xue)(xue)反映了(le)(le)將要發生(sheng)(sheng)什(shen)么(me)，蛋(dan)白質(zhi)組(zu)(zu)(zu)(zu)學(xue)(xue)反映了(le)(le)正在發生(sheng)(sheng)什(shen)么(me)，而代(dai)謝(xie)(xie)(xie)組(zu)(zu)(zu)(zu)學(xue)(xue)則反映了(le)(le)已(yi)經(jing)發生(sheng)(sheng)什(shen)么(me)，是最接(jie)近表(biao)型的(de)一門學(xue)(xue)科(ke)。

代(dai)謝(xie)(xie)物(wu)分(fen)為初(chu)級(ji)和次(ci)(ci)級(ji)兩大(da)類(lei)，初(chu)級(ji)代(dai)謝(xie)(xie)物(wu)是細胞生長和分(fen)裂所(suo)必(bi)需(xu)的(de)基本物(wu)質(zhi)，包(bao)括氨基酸、核苷(gan)酸、糖、脂(zhi)肪(fang)酸和維生素(su)(su)等(deng)，它(ta)們直接參與細胞的(de)主要代(dai)謝(xie)(xie)途徑，如糖酵解、三羧酸循環和脂(zhi)肪(fang)酸代(dai)謝(xie)(xie)等(deng)，是細胞進行能量產生和生物(wu)大(da)分(fen)子(zi)合(he)成(cheng)的(de)關鍵物(wu)質(zhi)。次(ci)(ci)級(ji)代(dai)謝(xie)(xie)物(wu)是微生物(wu)、植物(wu)和某些動物(wu)在特定(ding)條件下合(he)成(cheng)的(de)一類(lei)化合(he)物(wu)，如抗生素(su)(su)、毒素(su)(su)、激素(su)(su)、色素(su)(su)和香味物(wu)質(zhi)等(deng)，次(ci)(ci)級(ji)代(dai)謝(xie)(xie)物(wu)通常具(ju)有保護生物(wu)體、傳遞信號、防(fang)御天敵或(huo)競爭生存空間的(de)作(zuo)用。

在(zai)(zai)生(sheng)物(wu)醫學(xue)、環(huan)境科學(xue)以及(ji)(ji)農學(xue)等研(yan)究領(ling)域，微(wei)生(sheng)物(wu)組與代謝組的(de)聯合分析已經(jing)成為一種關鍵技術(shu)手段。這種分析方法(fa)的(de)核(he)心在(zai)(zai)于綜(zong)合考(kao)量微(wei)生(sheng)物(wu)群落(luo)的(de)結構特征以及(ji)(ji)它(ta)們在(zai)(zai)宿主或環(huan)境中的(de)代謝產物(wu)，從而繪制出(chu)微(wei)生(sheng)物(wu)與代謝物(wu)相互作用的(de)功能圖(tu)譜(pu)。

通過(guo)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)組(zu)(zu)，研(yan)(yan)究者(zhe)能夠(gou)識別(bie)出(chu)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)群(qun)(qun)落的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)(zu)成(cheng)差異(yi)，并(bing)進一步(bu)預(yu)測或解釋(shi)這(zhe)些(xie)菌群(qun)(qun)在功(gong)能上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化。與此同時，代(dai)(dai)謝(xie)組(zu)(zu)則是菌群(qun)(qun)與宿(su)主互作功(gong)能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)接(jie)反映(ying)。通過(guo)聯合(he)分(fen)析可以反映(ying)出(chu)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)群(qun)(qun)落如何(he)通過(guo)其代(dai)(dai)謝(xie)活(huo)動(dong)及與宿(su)主的(de)(de)(de)(de)(de)(de)共同代(dai)(dai)謝(xie)過(guo)程來塑造宿(su)主或環境的(de)(de)(de)(de)(de)(de)代(dai)(dai)謝(xie)狀態。這(zhe)種綜合(he)分(fen)析方(fang)法的(de)(de)(de)(de)(de)(de)優勢在于(yu)其深(shen)度和全(quan)面性，它(ta)不僅包括了(le)(le)對(dui)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)群(qun)(qun)落結構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)細致(zhi)研(yan)(yan)究，也涵蓋了(le)(le)對(dui)宿(su)主或環境中(zhong)代(dai)(dai)謝(xie)物(wu)(wu)變(bian)化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)深(shen)入分(fen)析。這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)深(shen)度數據整合(he)，為理解微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)活(huo)動(dong)如何(he)影響宿(su)主健康、疾病發展、藥物(wu)(wu)代(dai)(dai)謝(xie)、環境變(bian)化等(deng)提供了(le)(le)強大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工具。簡而(er)言之(zhi)，微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)組(zu)(zu)與代(dai)(dai)謝(xie)組(zu)(zu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)聯合(he)分(fen)析是解鎖(suo)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)與宿(su)主之(zhi)間(jian)復雜相(xiang)互作用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵手段，它(ta)為精準醫療、環境監測和農業改良等(deng)領域的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究與應用開辟(pi)了(le)(le)新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)道路。

微(wei)生物組(zu)與代謝組(zu)聯合(he)云分析系統(tong)已經強(qiang)勢登陸(lu)派森諾云分析平臺(tai)，具體內容(rong)您(nin)可以登陸(lu)派森諾基因云查看(kan)示例：//www.genescloud.cn/

計算(suan)微生物和代(dai)謝物的(de)(de)(de)pearson/spearman相(xiang)關(guan)系數(shu)。相(xiang)關(guan)系數(shu)r的(de)(de)(de)取值(zhi)(zhi)范圍在-1到(dao)1之間，r的(de)(de)(de)絕對(dui)值(zhi)(zhi)越(yue)接近1，表(biao)示(shi)兩個變量之間的(de)(de)(de)線性(xing)(xing)關(guan)系越(yue)強；r為正(zheng)表(biao)示(shi)正(zheng)相(xiang)關(guan)，r為負(fu)表(biao)示(shi)負(fu)相(xiang)關(guan)。并(bing)對(dui)計算(suan)得到(dao)的(de)(de)(de)皮爾(er)遜/斯皮爾(er)曼相(xiang)關(guan)系數(shu)進行顯(xian)著(zhu)性(xing)(xing)檢驗（如t檢驗），以(yi)確定(ding)相(xiang)關(guan)性(xing)(xing)是否具(ju)有(you)統(tong)計學意義。通常(chang)設置p值(zhi)(zhi)閾值(zhi)(zhi)（如p<0.05）來篩(shai)選具(ju)有(you)顯(xian)著(zhu)相(xiang)關(guan)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)微生物-代(dai)謝物對(dui)。

以常見的(de)(de)熱圖為例，通過(guo)聚類相關(guan)(guan)性(xing)熱圖展示差(cha)(cha)異(yi)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)和差(cha)(cha)異(yi)代(dai)(dai)謝物(wu)(wu)之(zhi)間(jian)的(de)(de)相關(guan)(guan)性(xing)，顏(yan)色深淺反映了相關(guan)(guan)性(xing)的(de)(de)強弱。此外基于差(cha)(cha)異(yi)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)和差(cha)(cha)異(yi)代(dai)(dai)謝物(wu)(wu)的(de)(de)相關(guan)(guan)性(xing)進行層(ceng)次聚類，將相關(guan)(guan)性(xing)強的(de)(de)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)或代(dai)(dai)謝物(wu)(wu)聚到一起。能夠直觀(guan)地展示微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)與(yu)代(dai)(dai)謝物(wu)(wu)之(zhi)間(jian)的(de)(de)相關(guan)(guan)性(xing)趨勢(shi)變化以及它們之(zhi)間(jian)的(de)(de)聚類關(guan)(guan)系(xi)。

典范相關分(fen)析（Canonical Correlation Analysis，CCorA），是(shi)一種在統計學中用(yong)于研究(jiu)兩組(zu)變量(liang)(liang)之(zhi)間相關性的(de)(de)方(fang)法(fa)，用(yong)于探索(suo)兩組(zu)變量(liang)(liang)之(zhi)間的(de)(de)復雜關系，尤其在處理多組(zu)學數據時具(ju)有(you)(you)獨特優勢。CCorA是(shi)一種對稱分(fen)析方(fang)法(fa)，意味著被分(fen)析的(de)(de)兩個矩陣之(zhi)間沒(mei)有(you)(you)響應和解(jie)釋變量(liang)(liang)之(zhi)分(fen)，它們扮(ban)演同樣的(de)(de)角(jiao)色。

Mantel test網絡熱圖是Mantel-test分析(xi)和代謝物之間相(xiang)關(guan)性(xing)分析(xi)的聯(lian)合分析(xi)內容(rong)。Mantel-test是檢驗兩個矩陣(zhen)相(xiang)關(guan)關(guan)系的非參(can)數統計方法。本分析(xi)則檢驗群落(luo)距離(li)矩陣(zhen)和代謝物變量距離(li)矩陣(zhen)之間的相(xiang)關(guan)性(xing)。

CCA分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)是(shi)基于對應分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)發展而(er)來(lai)的一(yi)種排序方法，將對應分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)與(yu)多(duo)元(yuan)(yuan)回(hui)歸分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)相結合，每一(yi)步計(ji)算均(jun)與(yu)環(huan)境因(yin)子進(jin)行回(hui)歸，又稱多(duo)元(yuan)(yuan)直(zhi)接梯(ti)度分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)。RDA分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)即冗余分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)，是(shi)環(huan)境因(yin)子約(yue)束(shu)化的PCA分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)，可以將樣本(ben)和環(huan)境因(yin)子反映在同(tong)一(yi)個二(er)維排序圖上，從(cong)圖中可以直(zhi)觀地(di)看出樣本(ben)分(fen)(fen)(fen)(fen)布和環(huan)境因(yin)子間(jian)的關系。

隨機森林(lin)算(suan)法(fa)是一(yi)種結合(he)了套袋法(fa)（bagging）和決策樹的(de)機器學(xue)習(xi)算(suan)法(fa),它可以用于分類和回(hui)歸問(wen)題。在(zai)(zai)隨機森林(lin)分析中(zhong)我們使用重(zhong)復特(te)(te)征(zheng)消除(RFE)算(suan)法(fa)進行(xing)特(te)(te)征(zheng)選擇,通過計算(suan)分類誤差來衡量(liang)每個(ge)代(dai)謝物(wu)在(zai)(zai)隨機森林(lin)模型中(zhong)的(de)重(zhong)要性。在(zai)(zai)特(te)(te)定的(de)子(zi)集大(da)小上進行(xing)迭代(dai),通過不斷剔除最不重(zhong)要的(de)特(te)(te)征(zheng)來選擇最重(zhong)要的(de)特(te)(te)征(zheng),直到達到所需的(de)特(te)(te)征(zheng)數為(wei)止。

一種(zhong)代謝物/微(wei)生(sheng)物可能(neng)與多種(zhong)微(wei)生(sheng)物/代謝物具有相(xiang)關(guan)性(xing)(xing)，保留至少(shao)含一組相(xiang)關(guan)性(xing)(xing)的(de)(de)pvalue 滿足 CCP<0.05 的(de)(de)數據(ju)，然后進行(xing)熱圖的(de)(de)繪制。熱圖可以(yi)通過顏色(se)梯度來反應各(ge)種(zhong)代謝物與各(ge)個微(wei)生(sheng)物分(fen)(fen)類之間(jian)的(de)(de)相(xiang)關(guan)性(xing)(xing)大小(xiao)，并且可以(yi)對多樣性(xing)(xing)和代謝物進行(xing)聚類分(fen)(fen)析。其中相(xiang)關(guan)性(xing)(xing)分(fen)(fen)析都基于皮爾遜(xun)相(xiang)關(guan)系數計(ji)算方法。

主要用于微生物(wu)組(zu)學和代(dai)(dai)謝(xie)組(zu)學數據的(de)聯(lian)合分析。更好地幫助理解微生物(wu)群落結構與(yu)宿主或環境中的(de)代(dai)(dai)謝(xie)物(wu)變化之間的(de)復雜關系。

題目：Distinct composition and metabolic functions of human gut microbiota are associated with cachexia in lung cancer patients

人類腸道微(wei)生(sheng)物群(qun)的獨特(te)組成(cheng)和(he)代謝功能(neng)與(yu)癌癥患者惡病質有關(guan)

研究背景

惡(e)病(bing)質(zhi)(zhi)是一種常見(jian)于(yu)癌癥(zheng)(zheng)患者(zhe)的(de)(de)多因素疾病(bing)，胃腸(chang)道(dao)癌癥(zheng)(zheng)(80%)和肺癌患者(zhe)(60%)的(de)(de)發病(bing)率最(zui)高。腸(chang)道(dao)微生物區系(xi)作(zuo)為治療惡(e)病(bing)質(zhi)(zhi)的(de)(de)新靶(ba)點正(zheng)受到(dao)人們的(de)(de)關(guan)注，因為它(ta)在提供枯竭(jie)的(de)(de)營(ying)養物質(zhi)(zhi)、調節腸(chang)道(dao)激素、惡(e)病(bing)質(zhi)(zhi)相關(guan)的(de)(de)細(xi)胞因子和改善腸(chang)道(dao)屏障功能方面起著關(guan)鍵作(zuo)用。

組學手段(duan)

宏基因(yin)組、代謝(xie)組

技術路(lu)線

結果展示

研究(jiu)結論(lun)

①惡病質(zhi)組(zu)與(yu)非惡病質(zhi)組(zu)相(xiang)比，在(zai)腸道(dao)微(wei)生物組(zu)成(cheng)、功(gong)能途(tu)徑(jing)及相(xiang)關血漿代(dai)謝物方面存在(zai)顯著差異；

② 惡病(bing)質患者血漿中支鏈氨(an)基酸（BCAAs）、甲基組織胺和維生素明顯降低，這也(ye)反映了相關(guan)腸道菌群(qun)功能通路(lu)的衰竭；

③非惡病質患者BCAAs和3-氧膽酸的富集與普氏菌（Prevotalla copri）和加氏乳桿菌（Lactobacillus gasseri）豐度(du)正相(xiang)關；

④惡病(bing)質患者微生物中脂(zhi)多糖合(he)成能力顯著增強；

⑤僅使用腸(chang)道(dao)微(wei)生物特征進(jin)行高性能機器學習模型(xing)，進(jin)一步觀察到(dao)腸(chang)道(dao)微(wei)生物與惡病質(zhi)的關系。

題目：Dopamine alleviates cadmium stress in apple trees by recruiting beneficial microorganisms to enhance the physiological resilience revealed by high-throughput sequencing and soil metabolomics

代謝(xie)組+微生物(wu)組助力蘋果鎘脅迫(po)緩解(jie)機制研究

研(yan)究背景

由于(yu)農藥(yao)、化肥的(de)(de)(de)(de)過度(du)使用以(yi)及工業“三廢”的(de)(de)(de)(de)排放，導致土壤鎘(ge)污染(ran)日(ri)趨嚴重(zhong)，鎘(ge)是土壤中(zhong)最常見的(de)(de)(de)(de)高毒性重(zhong)金屬(shu)污染(ran)物。蘋(pin)果是世界上(shang)最重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)經濟水果之一，種植面積大(da)，生(sheng)長周期長，巨大(da)的(de)(de)(de)(de)時空跨度(du)使其容易遭(zao)受(shou)鎘(ge)污染(ran)，嚴重(zhong)威脅蘋(pin)果生(sheng)長發育和(he)品質安全。多巴(ba)胺具有較強的(de)(de)(de)(de)抗(kang)氧化能力，在植物響應逆境脅迫中(zhong)具有重(zhong)要作用。然而，關于(yu)多巴(ba)胺調控蘋(pin)果鎘(ge)脅迫的(de)(de)(de)(de)研究較少。

組學手段(duan)

16S擴(kuo)增子(zi)，ITS擴(kuo)增子(zi)，LC-MS非靶代謝組

技術路線

結果(guo)展示

研究(jiu)結論

本研(yan)究利(li)用(yong)土(tu)壤微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)組(zu)(zu)和代(dai)謝組(zu)(zu)聯合(he)分析(xi)，研(yan)究了(le)(le)多(duo)巴胺(an)(an)(an)對鎘(ge)脅(xie)迫下蘋果(guo)植(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)株(zhu)生(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)(chang)(chang)的(de)(de)影響。研(yan)究發現(xian)，多(duo)巴胺(an)(an)(an)可(ke)以增強植(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)株(zhu)光合(he)作(zuo)用(yong)，激活活性(xing)氧清除系統，降(jiang)低植(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)株(zhu)體內活性(xing)氧水平；抑制鎘(ge)吸收基因的(de)(de)表達(da)(da)，促進鎘(ge)解(jie)毒基因的(de)(de)表達(da)(da)，減少植(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)株(zhu)鎘(ge)積累(lei)，從而緩解(jie)鎘(ge)脅(xie)迫對植(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)株(zhu)生(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)(chang)(chang)的(de)(de)抑制。此外(wai)，多(duo)巴胺(an)(an)(an)顯(xian)(xian)(xian)著(zhu)改變(bian)了(le)(le)土(tu)壤代(dai)謝物(wu)的(de)(de)組(zu)(zu)成以及根際微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)群落(luo)多(duo)樣(yang)性(xing)。LEfSe分析(xi)表明多(duo)巴胺(an)(an)(an)可(ke)通過誘導植(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)物(wu)招募潛(qian)在(zai)的(de)(de)有益(yi)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)來抵抗鎘(ge)脅(xie)迫。共現(xian)網絡顯(xian)(xian)(xian)示，多(duo)巴胺(an)(an)(an)正向調(diao)節的(de)(de)幾個代(dai)謝產(chan)物(wu)與植(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)物(wu)相對生(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)(chang)(chang)速(su)率呈(cheng)顯(xian)(xian)(xian)著(zhu)正相關，與鎘(ge)積累(lei)則(ze)呈(cheng)顯(xian)(xian)(xian)著(zhu)負相關，表明潛(qian)在(zai)有益(yi)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)可(ke)能被上述(shu)代(dai)謝產(chan)物(wu)所調(diao)控。研(yan)究結(jie)果(guo)有助于(yu)今后深入研(yan)究多(duo)巴胺(an)(an)(an)調(diao)控蘋果(guo)鎘(ge)脅(xie)迫的(de)(de)功能機制，也(ye)為果(guo)園土(tu)壤重(zhong)金屬治理(li)提供了(le)(le)新(xin)的(de)(de)思路(lu)和策(ce)略。

題目：Organic acids drove the microbiota succession and consequently altered the flavor quality of Laotan Suancai across fermentation rounds: Insights from the microbiome and metabolome

老壇(tan)酸(suan)菜不止有緋聞，更(geng)有技(ji)術(shu)加持，微生物組學助力(li)風(feng)味(wei)改(gai)善！

研(yan)究背景(jing)

作為(wei)一種傳統發(fa)酵(jiao)蔬(shu)(shu)菜(cai)(cai)(cai)，老壇酸菜(cai)(cai)(cai)因其(qi)風味獨特(te)而(er)廣受(shou)消(xiao)費者歡(huan)迎，目前(qian)的(de)(de)研究(jiu)(jiu)大多(duo)集中(zhong)在(zai)單輪實驗(yan)室規模的(de)(de)發(fa)酵(jiao)蔬(shu)(shu)菜(cai)(cai)(cai)中(zhong)微(wei)生(sheng)(sheng)物群(qun)(qun)(qun)落(luo)和風味屬性之間的(de)(de)相關性上，很少有研究(jiu)(jiu)關注工業規模發(fa)酵(jiao)蔬(shu)(shu)菜(cai)(cai)(cai)多(duo)輪發(fa)酵(jiao)過程中(zhong)微(wei)生(sheng)(sheng)物的(de)(de)演替和風味品(pin)質(zhi)的(de)(de)差異。此(ci)外，對(dui)蔬(shu)(shu)菜(cai)(cai)(cai)發(fa)酵(jiao)過程中(zhong)微(wei)生(sheng)(sheng)物群(qun)(qun)(qun)落(luo)聚集過程的(de)(de)研究(jiu)(jiu)也(ye)較少。因此(ci)，本研究(jiu)(jiu)對(dui)工業規模(500 kg/批)老壇酸菜(cai)(cai)(cai)4輪發(fa)酵(jiao)的(de)(de)風味品(pin)質(zhi)和菌(jun)(jun)群(qun)(qun)(qun)進行了(le)研究(jiu)(jiu)，旨在(zai)確定影響風味形成的(de)(de)核心微(wei)生(sheng)(sheng)物群(qun)(qun)(qun)、化合物，及其(qi)相互作用機制(zhi)，進一步重點篩選具(ju)有優(you)良風味調節能力的(de)(de)發(fa)酵(jiao)菌(jun)(jun)株來提(ti)高老壇酸菜(cai)(cai)(cai)的(de)(de)風味品(pin)質(zhi)。

組學手段

16S全長擴增子，揮發性代謝組

技術路(lu)線

結果展示

研究結(jie)論

①老壇(tan)酸(suan)(suan)菜樣品(pin)中(zhong)有(you)機酸(suan)(suan)的含量隨著發酵次數的增加而不斷積累(lei)，引起(qi)老壇(tan)酸(suan)(suan)菜酸(suan)(suan)味(wei)過酸(suan)(suan)；

②31種揮(hui)發(fa)性風味物質的(de)含(han)量在(zai)各次發(fa)酵樣品具有(you)一定的(de)差異，其中(zhong)第2次和第3次發(fa)酵樣品的(de)香氣(qi)成(cheng)分(fen)接近；

③老壇(tan)酸菜在發酵(jiao)過程(cheng)中為區別風味形成的核(he)心微生(sheng)物有乳(ru)(ru)(ru)桿(gan)(gan)(gan)(gan)菌屬、那慕(mu)爾促(cu)生(sheng)乳(ru)(ru)(ru)桿(gan)(gan)(gan)(gan)菌、耐酸乳(ru)(ru)(ru)桿(gan)(gan)(gan)(gan)菌、植(zhi)物乳(ru)(ru)(ru)植(zhi)物桿(gan)(gan)(gan)(gan)菌、消化伴生(sheng)乳(ru)(ru)(ru)桿(gan)(gan)(gan)(gan)菌、發酵(jiao)粘液乳(ru)(ru)(ru)桿(gan)(gan)(gan)(gan)菌和(he)棒(bang)狀腐敗乳(ru)(ru)(ru)桿(gan)(gan)(gan)(gan)菌。

題目(mu)：Marine Dehalogenator and Its Chaperones: Microbial Duties and Responses in 2,4,6-Trichlorophenol Dechlorination

宏(hong)蛋(dan)白(bai)組(zu)+代謝組(zu)+宏(hong)基因組(zu)助力研究海(hai)洋微生物在2,4,6-TCP脫鹵過程中(zhong)的響應(ying)機制

研究背景

2,4,6-三氯苯酚（TCP）是一種有(you)毒(du)的(de)(de)致癌鹵代有(you)機(ji)化(hua)合物（HOCs），在(zai)全球范圍(wei)內被用(yong)作防(fang)腐劑和殺蟲(chong)劑，其對水生生態系統和公眾健康構成了嚴重(zhong)威脅。一般來說，TCP 的(de)(de)凈化(hua)可通過微生物還原脫氯來實現，隨(sui)后可被氧化(hua)，但迄今為(wei)止還沒有(you)已知(zhi)的(de)(de)海洋 TCP 脫氯菌。基于(yu)此，本研究通過以(yi)TCP為(wei)鹵代底物的(de)(de)微生物培養技術結合宏基因組(zu)(zu)、代謝組(zu)(zu)及(ji)宏蛋白組(zu)(zu)，來揭示海洋TCP-OHRB及(ji)其功能(neng)基因，并闡(chan)明培養物中其它(ta)微生物的(de)(de)功能(neng)及(ji)其對HOCs的(de)(de)適應機(ji)制(zhi)。

組(zu)學手(shou)段(duan)

宏(hong)基因組(zu)(zu)，代謝(xie)組(zu)(zu)，宏(hong)蛋白組(zu)(zu)

技術路線

結果展示

研究結論

本(ben)研(yan)究鑒定到一株新的(de)(de)非專性(xing)(xing)海(hai)(hai)洋(yang)OHRB，該(gai)菌具(ju)多個保(bao)守基序相似(si)卻系(xi)統發(fa)育(yu)多樣(yang)性(xing)(xing)的(de)(de)RdhA，這對研(yan)究海(hai)(hai)洋(yang)OHRB在(zai)地理(li)(li)和(he)遺傳上(shang)的(de)(de)基因流(liu)動具(ju)有重要意義。研(yan)究還(huan)揭示(shi)了(le)Dendrosporobacter、Methanosarcina 和(he)Peptococcaceae DCH的(de)(de)基因組信(xin)息，并構(gou)建和(he)驗證了(le)它們(men)的(de)(de)代謝通(tong)路。結果表明，TCP脫氯(lv)培養(yang)物(wu)中(zhong)(zhong)產甲烷菌的(de)(de)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)主要與(yu)消(xiao)耗代謝中(zhong)(zhong)間體有關，而不是輔助(zhu)脫氯(lv)。此外，研(yan)究還(huan)闡明了(le)Dendrosporobacter在(zai)輔助(zhu)TCP脫氯(lv)中(zhong)(zhong)的(de)(de)重要作(zuo)用，以及(ji)它對TCP的(de)(de)強適應(ying)性(xing)(xing)，為HOCs如(ru)何(he)塑(su)造(zao)微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)群落結構(gou)和(he)功(gong)能提供深(shen)入的(de)(de)見解(jie)。綜上(shang)所述，本(ben)研(yan)究加深(shen)了(le)我(wo)們(men)對海(hai)(hai)洋(yang)OHRB (rdhAs)、輔助(zhu)微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)以及(ji)微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)對HOC適應(ying)機(ji)制(zhi)的(de)(de)理(li)(li)解(jie)。