冻融交替

旨在建立微生物基线
更新时间:2019-08-06 21:57 浏览:59 关闭窗口 打印此页

  XMP使用了包括便携式MinION纳米孔测序仪在内的各种宏基因组技术,收集并分析了湖水和沉积物样品。该小组使用培养法发现了13种不同的微生物,使用16S扩增测序法鉴定出了其他的微生物,但是还不能解决物种水平的鉴定问题。研究小组采用MinION长读长测序,仅用2小时便可开始准确描述湖泊的实际组成,可在24小时内创建完整的系统树,包括藻类、古菌、细菌和病毒,其中许多为构成湖泊颜色的粉色(图3),而不是之前认为的藻类。

  图4. MinION能够实现真正便携的现场测序。研究高纬度北极地区微生物区系所需的所有材料和试剂可装入一个背包中。

  (2)结果的实时性:不论是环境样品、可能包含疫情爆发证据的样品,还是识别有害物种,指导下一阶段的实地研究,获得结果的时间都很重要,因此在尽可能靠近样品源的实地进行宏基因组分析最为有利。

  Edwards博士和他的小组利用便携式MinION整合了现场测序所需的所有设备,包括DNA提取、定量、实验室制备试剂和测序与分析工具,并装入一个容量为45升、7公斤的帆布背包中,旨在建立微生物基线,帮助监测随时间而产生的环境变化。他们通过分析斯瓦尔巴特群岛高纬度北极冰川微生物区系的特点,证明了长读长纳米孔测序在极端环境宏基因组分析中的实用性(图4)。这种方法生成的数据可与传统实验室技术媲美,为多项宏基因组应用提供了机会,包括实时监测环境变化及其对微生物过程和多样性的影响。

  图 1. 袖珍型MinION是一种便携式测序设备,支持对复杂样品的快速实时宏基因组分析。

  传统测序技术的发展使宏基因组分析取得巨大进展,但依然存在许多挑战,纳米孔测序正在逐步解决这些挑战,使得宏基因组学的研究更高效实时。

  “宏基因组分析是鉴定环境样品真正多样性的唯一途径。长读长和可快速实现亚种水平鉴定的MinION测序揭示了一组其他方法无法获取的新数据。”

  经过对祁连山冻土微生物DNA的实地测序,初步实验结果显示,山顶(海拔3976米,土壤温度7℃)的冻融坑中微生物量丰富,而在山腰(海拔3500米,土壤温度10℃)的冻融坑中的微生物量反而较低,DNA提取相当困难,这一有趣的现象有待进一步的数据挖掘和分析,有望对认识全球变暖引起的冻土退化对微生物群落功能的影响带来新的见解。

  图3鉴定许多不同的微生物。使用KronaTools完成数据可视化。图片由Ken McGrath博士提供。

  去年8月,南方科技大学环境科学与工程学院的夏雨教授课题组前往青海省祁连山进行高山冻土微生物群系的野外考察,探究全球变暖的环境下,祁连山冰川、冻土退化造成的微生物群落功能变化。考察期间重点对祁连山顶冰川、冻融坑和红泥沟等区域的水体、沉积物和气体等样品进行采集,同时原位提取样品中微生物总DN

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