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中国科学院生态环境科学研究中心邓晔研究员团队运用Nanopore宏基因组技术，先后在《Nature Communications》、《Microbiome》上发表三篇高水平学术文章。
英文标题：Metabolic interdependencies in thermophilic communities are revealed using co-occurrence and complementarity networks
中文题目：利用共现与代谢互补网络揭示嗜热菌群的代谢依赖
期刊：Nature Communications
发表时间：2024年9月
作者及单位：彭玺（第一作者），邓晔（通讯作者），中国科学院生态环境研究中心
贝纳基因协助文章完成Nanopore宏基因组测序工作。
微生物群落展现出基于代谢依赖性的复杂相互作用。为了阐明这些依赖性，本文出了一种利用随机矩阵理论模型（RMT）对宏基因组组装基因组（MAGs）构建共生和代谢互补网络的工作流程。将这种方法应用于温度梯度的热泉中，揭示了高温胁迫与代谢互补之间的相互作用。分析揭示了随着温度升高，代谢相互作用的频率增加。氨基酸、辅酶A衍生物和糖类作为关键的潜在可交换代谢物为微生物的协同作用奠定了物质基础。在这些协同作用中，偏利（commensalistic）相互作用占比远大于互利（mutualistic）。代谢交换在系统发育距离较远的物种之间最为普遍，尤其是古菌-细菌合作，作为对恶劣环境的关键适应。此外，还发现基础代谢物交换与基因组大小差异之间存在显著的正相关性，这可能代表着精简基因组与代谢更丰富的伙伴合作的一种典型方式。这一现象也在另一个具有温度梯度样品的堆肥实验结果中得到证实。该方法为解读微生物相互作用背后的代谢互补机制提供了一种可行的方式，研究发现表明高温胁迫影响了嗜热菌的合作策略，使得它们从基因组层面上改变了各自的功能潜力。
英文标题：Unveiling the deterministic dynamics of microbial meta-metabolism: a multi-omics investigation of anaerobic biodegradation
中文题目：揭示微生物宏代谢的确定性动态规律：一项对厌氧生物降解的多组学研究
期刊：Microbiome
发表时间：2024年9月
作者及单位：杨兴盛（第一作者），邓晔（通讯作者），中国科学院生态环境研究中心
贝纳基因协助文章完成Nanopore宏基因组测序工作。
微生物厌氧代谢是生物地球化学循环的重要驱动力，然而，人们对其中微生物与有机代谢物之间错综复杂的相互作用仍知之甚少。利用宏基因组和代谢组方法，我们在为期96天的厌氧生物反应器实验中揭示了微生物代谢的原理。我们发现在代谢物的周转和组装过程中，同质选择占主导地位，在代谢物的组成和组装过程中，微生物和代谢物之间始终保持动态协调。我们的研究结果表明，微生物推动了代谢物的确定性周转。此外，由于含N有机物生物转化的热力学更有利，微生物进行了从含N到含S化合物的顺序降解。这表明群落生物转化热力学是分解代谢和合成代谢的关键调节因素，在群落水平上影响着代谢策略的转变。此外，微生物与代谢物的共现网络是围绕以甲烷生成为中心的微生物代谢功能而构建的，微生物聚集了具有不同分子特征的分子，并根据其代谢能力进行了模块化。这种代谢互补和物质交换进一步突出了微生物相互作用的合作性质。所有结果被总结为了微生物厌氧降解的三个关键规则。
英文标题：Phylogenetic diversity of functional genes in deep-sea cold seeps: a novel perspective on metagenomics
中文标题：深海冷泉功能基因的系统发育多样性：宏基因组学的新视角
期刊：Microbiome
发表时间：2023年12月
作者及单位：王丹蕊（第一作者），邓晔（通讯作者），中国科学院生态环境研究中心
贝纳基因协助文章完成Nanopore宏基因组测序工作。
该研究开发了REMIRGE流程，从宏基因组测序reads中重建全长功能基因，并充分探索了冷泉沉积物中关键基因的系统发育多样性。研究发现参与甲烷、硫和氮循环的功能基因的丰度和多样性在非冷泉点和5个冷泉点存在差异，且在海马冷泉的CS位点在不同深度上存在功能类群的分异，还发现相关基因的特定基因序列簇之间存在正相关，表明耦合发生在特定功能类群之间。
参考文献：
1. Peng, X., Wang, S., Wang, M. et al. Metabolic interdependencies in thermophilic communities are revealed using co-occurrence and complementarity networks. Nat Commun 15, 8166 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-52532-x
2. Yang, X., Feng, K., Wang, S. et al. Unveiling the deterministic dynamics of microbial meta-metabolism: a multi-omics investigation of anaerobic biodegradation. Microbiome 12, 166 (2024). https://doi.org/10.1186/s40168-024-01890-1
3. Wang, D., Li, J., Su, L. et al. Phylogenetic diversity of functional genes in deep-sea cold seeps: a novel perspective on metagenomics. Microbiome 11, 276 (2023). https://doi.org/10.1186/s40168-023-01723-7
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