IF=12.2|宏基因组也能做多营养级啦

文摘   2025-01-09 08:04   内蒙古  
微生态是一个复杂的微生物群体系,包含复杂生命体系(细菌、真菌、古菌、病毒等)、功能基因(抗生素抗性、金属抗性、塑料降解)、环境因素(海拔、温度、湿度),单一层级分析已经不能满足研究者的需求,越来越多的研究者开始探究复杂体系的各种因素间的相互作用和相互影响

凌恩生物作为国内测序行业的领跑者,已推出的扩增子多营养级项目(真菌、细菌、古菌也能联合分析啦!再来发一篇高分SCI吧!)备受关注。目前合作客户已发表多篇高分文章。现推出更具竞争力的新分析——基于宏基因组的多营养级分析——不仅可以利用已有的宏组学数据进一步深化研究,还能将多种营养级、功能类群联合分析,全面揭示微生态构成及功能景观。


今天,小编将通过一篇经典案例给大家分享如何利用宏基因组数据进行多营养级分析!该文献从细菌、微小真核生物、病毒、抗生素抗性基因(ARGs)等4个层级全面分析了珠穆朗玛峰冰川河流生态系统微生物组。

期刊:Journal of Hazardous Materials

影响因子:12.2

测序方法:16S+18S+宏基因组抗性分析

样本类型:水体和沉积物

实验设计 

研究目的:本研究关注绒布河流域,海拔如何影响生境中微生物群落和抗生素耐药基因以及两者之间复杂的相互作用;
采样:沿绒布河流域设置9个采样点,分别采集水体和沉积物;

实验设计
*16S 扩增子测序(V4-V5)分析生境中细菌的多样性
*18S 扩增子测序(V9)分析生境中微小真核生物的多样性
*宏基因组测序分析生境中病毒、ARG。


主要研究结果

1

水体和沉积物微生物群落的组成与多样性

首先分析了水体和沉积物中细菌、微小真核生物、病毒的物种组成、β多样性。

图1  绒布河水体和沉积物中细菌、微小真核生物和病毒群落的组成与分布
细菌(A)、微小真核(B)、病毒(C)的物种分类学;细菌(D)、微小真核(E)、病毒(F)的β多样性分析;G:病毒潜在宿主的分布和比例

2

ARGs的组成、多样性以及与细菌、微型真核生物和病毒的相关性

研究分析了水体和沉积物中抗生素抗性基因(ARGs)、可移动元件(MGEs)的丰度,以及ARGs与细菌、微小真核、病毒的相关性。

图2 ARGs和MGEs的多样性和组成
ARGs(A)和MGEs(B)的丰度;C:ARGs基因组水体和沉积物中的β多样性分析;D:ARGs和MGEs的相关性分析
图3  水体(A)和沉积物(B)中ARGs与细菌、微小真核、病毒的共现网络

3

海拔对细菌、微型真核生物、病毒和抗生素抗性基因(ARGs)的生物地理分布的影响

通过距离衰减分析不同微生物组成分和抗生素耐药基因的地理分布模式。β多样性分解分析表明,物种替换(Repl)是形成水体/沉积物中细菌、微小真核生物、病毒和ARG群落差异的主要机制。

图4  不同微生物组成分和抗生素耐药基因的地理分布模式
A:各种微生物群落与地理距离之间的相似性与ARGs的关系;B:各种微生物群落与海拔高度之间的相似性与抗生素耐药基因(ARGs)的关系。
图5 β多样性三元相图
水中细菌(A代表水;E代表沉积物)、微型真核生物(B代表水;F代表沉积物)、病毒(C代表水;G代表沉积物)和ARGs(D代表水;H代表沉积物)的β-多样性分解分析

4

细菌、微小真核生物、病毒、ARGs的组装机制

通过零模型分析水体和沉积物中细菌、微小真核生物、病毒、ARGs的组装机制。

图6  微生物群落及ARGs的群落组成过程
A:不同环境栖息地微生物群落及ARGs的组装过程中的随机性相对重要性;B:不同海拔下细菌、微型真核生物、病毒和ARGs群落组成的随机性比例

5

影响细菌、微小真核生物、病毒和ARGs群落的关键因素

Mantel检验分析显示,海拔高度与水体和沉积物中的细菌、微真核生物、病毒和ARGs显著相关。VPA分析显示,海拔和理化因子对水体和沉积物中细菌、微真核生物和病毒变异的联合效应超过了其单独效应。

图7 影响细菌、微小真核生物、病毒和ARGs群落的关键因素
Mantel分析水体(A)和沉积物(B)中多种微生物组和ARG与环境因子的关系。海拔、环境因子、土地利用类型对水体和沉积物中细菌(C)、微小真核生物(D)、病毒(E)和ARGs (F)的VPA分析

文章思考与讨论

本研究通过扩增子测序+宏基因组测序,开展多个物种和功能类群的分析研究,利用多营养级分析思路得到绒布河生境中细菌、微小真核生物、病毒、ARGs基因的丰度、多样性、群落组装机制、关键影响因子等信息,将宏样本数据层层剖析起来,数据利用率可谓“满满”。

看到这里有没有跃跃欲试呀,既然ARGs基因可以用于多营养级分析,那其他功能基因也一样不在话下,已有宏组学数据的老师也欢迎联系我们进行更深入的多层级信息挖掘,欢迎对本技术感兴趣的老师加入讨论,与凌恩生物一起探索微生态研究的更多可能。
凌恩生物诚盼与您合作。

参考文献

Distinct influences of altitude on microbiome and antibiotic resistome assembly in a glacial river ecosystem of Mount Everest.Journal of Hazardous Materials,2024.


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