宏(hong)基因(yin)(yin)(yin)組技(ji)術手(shou)段(duan)是對樣(yang)本中(zhong)提取到的(de)(de)(de)總DNA隨機打斷(duan)并建(jian)庫上機高通量(liang)測(ce)序。因(yin)(yin)(yin)此宏(hong)基因(yin)(yin)(yin)組可以揭(jie)示環(huan)境中(zhong)微(wei)生(sheng)物群落的(de)(de)(de)整體遺傳(chuan)信息(xi)，幫助(zhu)識別參與(yu)特(te)定(ding)(ding)元(yuan)(yuan)素循環(huan)過程的(de)(de)(de)功能(neng)基因(yin)(yin)(yin)和(he)代謝途徑。通過生(sheng)物信息(xi)學手(shou)段(duan)挖(wa)掘測(ce)序數(shu)據，可以篩(shai)選(xuan)出與(yu)特(te)定(ding)(ding)元(yuan)(yuan)素循環(huan)相關的(de)(de)(de)功能(neng)基因(yin)(yin)(yin)，如硝化作用和(he)反硝化作用中(zhong)的(de)(de)(de)氮循環(huan)基因(yin)(yin)(yin)、甲烷代謝基因(yin)(yin)(yin)等。通過比較不同環(huan)境條(tiao)件下這些(xie)基因(yin)(yin)(yin)的(de)(de)(de)豐(feng)度和(he)多(duo)樣(yang)性，可以推(tui)斷(duan)元(yuan)(yuan)素循環(huan)的(de)(de)(de)活躍(yue)程度和(he)潛在的(de)(de)(de)微(wei)生(sheng)物貢獻(xian)者。

功能(neng)基因群(qun)(qun)(qun)落組成(cheng)譜測(ce)序通(tong)過借助合適(shi)的類(lei)群(qun)(qun)(qun)特(te)(te)(te)異性引物(wu)，檢(jian)測(ce)菌種特(te)(te)(te)定種類(lei)/功能(neng)微生(sheng)物(wu)的特(te)(te)(te)征序列，反應菌群(qun)(qun)(qun)中該特(te)(te)(te)定類(lei)群(qun)(qun)(qun)微生(sheng)物(wu)的組成(cheng)結構，分(fen)析其(qi)分(fen)布特(te)(te)(te)征，闡明(ming)樣本間(jian)多樣性和組成(cheng)差異。例如通(tong)過借助nifH、nirS、pmoA等引物(wu)，可(ke)以定向檢(jian)測(ce)樣本中具有(you)固氮、反硝化、甲烷氧化功能(neng)的微生(sheng)物(wu)類(lei)群(qun)(qun)(qun)，好比拿了(le)一把“放大鏡(jing)”，消除其(qi)他不相干(gan)(gan)微生(sheng)物(wu)類(lei)群(qun)(qun)(qun)的干(gan)(gan)擾(rao)。

高通(tong)量qPCR技(ji)術(shu)是對(dui)(dui)傳統qPCR技(ji)術(shu)的一次突破性升級。高通(tong)量qPCR技(ji)術(shu)將針對(dui)(dui)目的基(ji)因設計的對(dui)(dui)應qPCR引物(wu)包裝至薄層金屬合金納米孔(kong)芯片(pian)得到(dao)高通(tong)量qPCR芯片(pian)，通(tong)過SmartChip超高通(tong)量熒光定(ding)量PCR系統完成(cheng)。將與生(sheng)物(wu)化(hua)(hua)學循環(huan)相關(guan)(guan)的功能(neng)基(ji)因（如C和N的固定(ding)、硝化(hua)(hua)和反硝化(hua)(hua)、P的活化(hua)(hua)以及S的形態轉化(hua)(hua)等(deng)）編碼到(dao)芯片(pian)上，利用(yong)功能(neng)基(ji)因豐度表征土(tu)(tu)壤元素循環(huan)過程(cheng)相關(guan)(guan)功能(neng)微(wei)生(sheng)物(wu)的數(shu)量變化(hua)(hua)，以及功能(neng)基(ji)因與土(tu)(tu)壤性質(zhi)、微(wei)生(sheng)物(wu)群落結(jie)構間的關(guan)(guan)系，進(jin)而揭示土(tu)(tu)壤元素循環(huan)過程(cheng)的分(fen)子(zi)機制。

標題：基于GeoChip 5.0功能基因檢測的(de)細菌在紅(hong)樹林生物地球化學(xue)循(xun)環中的(de)生態作用(yong)

期刊：mSphere

影響因子：3.7

年(nian)份：2022.01

研究背景：紅樹林(lin)生態(tai)系(xi)統位于陸地與海洋(yang)交(jiao)匯的獨特(te)環境中，對(dui)全球(qiu)碳固定和營養元素(su)循環起著(zhu)至關(guan)重(zhong)要的作用。這些(xie)生態(tai)系(xi)統蘊含著(zhu)豐富(fu)的細菌多樣性，這些(xie)細菌積極參與碳、氮、硫(liu)、磷等多種生物(wu)地球(qiu)化(hua)學循環，對(dui)維持生態(tai)平衡及紅樹林(lin)生態(tai)健康至關(guan)重(zhong)要。

研究方法：GeoChip 5.0芯(xin)片、16S多(duo)樣性組成(cheng)譜（16S V4）

研究(jiu)結(jie)論(lun)：本研究(jiu)挖掘了(le)(le)中(zhong)(zhong)國南方7個代(dai)表(biao)性(xing)紅(hong)樹(shu)林(lin)(lin)的(de)(de)(de)細(xi)(xi)菌群(qun)落(luo)結(jie)構(gou)和生態功(gong)(gong)能(neng)。不(bu)同紅(hong)樹(shu)林(lin)(lin)的(de)(de)(de)細(xi)(xi)菌群(qun)落(luo)組成差異不(bu)顯著，說(shuo)明不(bu)同紅(hong)樹(shu)林(lin)(lin)的(de)(de)(de)功(gong)(gong)能(neng)基(ji)因不(bu)存在地理差異。其中(zhong)(zhong)，與碳(tan)循(xun)環(特(te)別是碳(tan)降解(jie)(jie))相關的(de)(de)(de)功(gong)(gong)能(neng)基(ji)因最為豐(feng)(feng)富，這(zhe)表(biao)明碳(tan)降解(jie)(jie)是紅(hong)樹(shu)林(lin)(lin)中(zhong)(zhong)最活躍的(de)(de)(de)過程。另外，發(fa)現一(yi)些高(gao)豐(feng)(feng)度(du)的(de)(de)(de)細(xi)(xi)菌種群(qun)（包含Neisseria, Pseudomonas, Treponema, Desulfotomaculum, and Nitrosospira）協同介導紅(hong)樹(shu)林(lin)(lin)中(zhong)(zhong)關鍵(jian)的(de)(de)(de)生物(wu)地球化學(xue)循(xun)環。這(zhe)些發(fa)現為紅(hong)樹(shu)林(lin)(lin)生物(wu)地球化學(xue)循(xun)環中(zhong)(zhong)細(xi)(xi)菌的(de)(de)(de)生態功(gong)(gong)能(neng)提供了(le)(le)新的(de)(de)(de)見解(jie)(jie)。

主要分析結果圖展示(shi)

標題：全(quan)程氨氧化菌Nitrospira隨(sui)著沉(chen)積物深度相關(guan)的變(bian)化：來自(zi)中(zhong)國(guo)三(san)峽水庫的證據

期刊：Science of The Total Environment

影響因子：8.2

年(nian)份：2023.12

研(yan)究背景：隨(sui)著(zhu)對(dui)微生(sheng)物(wu)氮(dan)(dan)循(xun)環(huan)(huan)認知的(de)(de)(de)不斷深入(ru)，全程(cheng)(cheng)亞硝酸鹽(yan)氧化(hua)細(xi)菌（Comammox Nitrospira）的(de)(de)(de)發現顛(dian)覆了傳統氮(dan)(dan)循(xun)環(huan)(huan)模型，這(zhe)類細(xi)菌能夠(gou)獨(du)立完成從氨到硝酸鹽(yan)的(de)(de)(de)全部氧化(hua)過程(cheng)(cheng)。三峽水(shui)(shui)庫作為世(shi)界上最大(da)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)利工程(cheng)(cheng)之一，其沉(chen)積物(wu)環(huan)(huan)境(jing)為研(yan)究微生(sheng)物(wu)群落(luo)結(jie)構(gou)及功能提供了獨(du)特(te)的(de)(de)(de)自(zi)然實驗(yan)室。本研(yan)究聚焦于三峽水(shui)(shui)庫沉(chen)積物(wu)中Comammox Nitrospira的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)特(te)征，旨在探索沉(chen)積物(wu)深度(du)如何影響這(zhe)一新型氮(dan)(dan)循(xun)環(huan)(huan)參與(yu)者，這(zhe)對(dui)于理解(jie)大(da)型水(shui)(shui)利工程(cheng)(cheng)對(dui)氮(dan)(dan)循(xun)環(huan)(huan)的(de)(de)(de)影響及生(sheng)態系統的(de)(de)(de)管理具有重(zhong)要意義(yi)。

研究(jiu)方法：功(gong)能基因群落多樣(yang)性(xing)組(zu)成譜測(ce)序（AOA、AOB、Comammox）、qPCR

研(yan)究結論：實時(shi)熒光定(ding)量PCR (qPCR)分析表(biao)明，comammox菌(jun)(jun)(jun)不(bu)僅在(zai)(zai)深層(ceng)沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)(wu)中普遍(bian)存(cun)在(zai)(zai)，而(er)且數量比氨氧(yang)化菌(jun)(jun)(jun)(AOB)要多。氨單加氧(yang)酶(mei)亞基(ji)A (amoA)基(ji)因擴(kuo)增子測(ce)序結果表(biao)明，comammox菌(jun)(jun)(jun)比AOB菌(jun)(jun)(jun)和氨氧(yang)化古(gu)菌(jun)(jun)(jun)(AOA)對沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)(wu)深度(du)更(geng)敏感，群落(luo)多樣(yang)性(xing)和相(xiang)(xiang)似性(xing)在(zai)(zai)沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)(wu)垂直剖面上(shang)的下降更(geng)為顯著。值得注意的是(shi)，根據隨機森林模型(xing)，我(wo)們發(fa)現comammox細菌(jun)(jun)(jun)的amoA基(ji)因豐度(du)、α和β多樣(yang)性(xing)對潛在(zai)(zai)硝化速率有重要貢獻。生(sheng)(sheng)態(tai)網絡分析進一步揭(jie)示了comammox細菌(jun)(jun)(jun)與典型(xing)氨氧(yang)化劑在(zai)(zai)表(biao)層(ceng)(0-40 cm)的相(xiang)(xiang)互作用更(geng)為密(mi)切，網絡結構從表(biao)層(ceng)到深層(ceng)(200-300 cm)逐漸簡化。總的來說(shuo)，這些(xie)發(fa)現擴(kuo)大(da)了目前(qian)對沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)(wu)生(sheng)(sheng)態(tai)系統精細尺度(du)上(shang)共生(sheng)(sheng)菌(jun)(jun)(jun)的地理分布和生(sheng)(sheng)態(tai)位分離的認識，并為大(da)型(xing)淡水水庫中共生(sheng)(sheng)菌(jun)(jun)(jun)共存(cun)網絡模式的沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)(wu)深度(du)相(xiang)(xiang)關變化提供了見(jian)解。

主要(yao)分析結(jie)果圖展(zhan)示

標題：環境選擇和進(jin)化過程(cheng)共同塑(su)造了紅樹林根際(ji)微生物組(zu)的基因(yin)組(zu)和功(gong)能(neng)特征(zheng)

期刊：mLife

影響因子：4.5

年份：2023.09

研究背景(jing)：紅(hong)樹(shu)根際(ji)（rhizosphere）作為土壤和(he)植(zhi)物(wu)(wu)根系的(de)(de)界(jie)面區(qu)域，聚集了大量微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)，這(zhe)(zhe)些(xie)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)在營養循環(huan)、病害(hai)防御、污染物(wu)(wu)降解等方(fang)面發揮著(zhu)至關(guan)(guan)重(zhong)要(yao)的(de)(de)作用。引進樹(shu)種造林(lin)是(shi)恢復紅(hong)樹(shu)林(lin)生(sheng)(sheng)態(tai)系統功能的(de)(de)重(zhong)要(yao)策略。然而(er)，這(zhe)(zhe)些(xie)活動如何影(ying)響(xiang)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)驅(qu)動的(de)(de)根際(ji)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)群的(de)(de)甲烷(CH4)、氮(N)和(he)硫(S)循環(huan)尚不(bu)清楚。為了了解環(huan)境選擇和(he)進化過程對原生(sheng)(sheng)和(he)引種紅(hong)樹(shu)根際(ji)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)驅(qu)動的(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)地球化學循環(huan)的(de)(de)影(ying)響(xiang)，本研究利用宏基(ji)因組(zu)測序技術分析了原生(sheng)(sheng)和(he)引種紅(hong)樹(shu)根際(ji)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)組(zu)的(de)(de)關(guan)(guan)鍵基(ji)因組(zu)和(he)功能圖譜。

研究(jiu)方法：宏(hong)基因組+binning

研究結(jie)論：與本(ben)地(di)紅(hong)(hong)樹(shu)(shu)(shu)(Kandelia obovata, KO)相比，引進(jin)紅(hong)(hong)樹(shu)(shu)(shu)(Sonneratia apetala, SA)的(de)(de)(de)根(gen)際微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)組具有更(geng)高的(de)(de)(de)平均基(ji)因組大小、16S rRNA基(ji)因平均拷貝數和(he)功(gong)能(neng)多樣性，而甲烷循環(huan)(huan)(如:mcrABCDG和(he)pmoABC)、固氮(dan)(nifHDK)和(he)無機硫循環(huan)(huan)(dsrAB、dsrC、dsrMKJOP、soxB、sqr和(he)fccAB)功(gong)能(neng)基(ji)因豐度(du)較低。在環(huan)(huan)境選擇(ze)過(guo)(guo)程中(zhong)，鹽度(du)和(he)銨態氮(dan)是影響紅(hong)(hong)樹(shu)(shu)(shu)林(lin)(lin)根(gen)際微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)組的(de)(de)(de)主要環(huan)(huan)境驅(qu)動因子(zi)；在進(jin)化(hua)過(guo)(guo)程中(zhong)，引進(jin)種紅(hong)(hong)樹(shu)(shu)(shu)根(gen)際微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)可能(neng)通過(guo)(guo)獲得更(geng)多的(de)(de)(de)可移(yi)動遺(yi)傳元件適應新(xin)的(de)(de)(de)環(huan)(huan)境，而本(ben)地(di)種紅(hong)(hong)樹(shu)(shu)(shu)根(gen)際微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)則通過(guo)(guo)紅(hong)(hong)樹(shu)(shu)(shu)林(lin)(lin)-根(gen)際-微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)組協同進(jin)化(hua)過(guo)(guo)程精簡基(ji)因組。本(ben)研究促(cu)進(jin)了對(dui)微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)介導的(de)(de)(de)紅(hong)(hong)樹(shu)(shu)(shu)林(lin)(lin)根(gen)際CH4、N和(he)S生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)地(di)球(qiu)化(hua)學循環(huan)(huan)的(de)(de)(de)認識，并為環(huan)(huan)境選擇(ze)和(he)進(jin)化(hua)過(guo)(guo)程對(dui)生(sheng)(sheng)態系(xi)統功(gong)能(neng)的(de)(de)(de)影響提(ti)供(gong)了新(xin)的(de)(de)(de)見解，這對(dui)未(wei)來的(de)(de)(de)紅(hong)(hong)樹(shu)(shu)(shu)林(lin)(lin)再(zai)造林(lin)(lin)具有重要意義。

主要(yao)分析結果圖(tu)展示