微基生物 您自己的微生態(tài)研究團隊|專注微生態(tài)研究與應(yīng)用
——基于功能基因/持家基因/靶基因
在自然界的各類環(huán)境中，都有微生物的存在，它們在各自的“崗位”上都發(fā)揮著或大或小、或多或少的作用。有一些具有特殊功能的微生物，由于其作用的重要性或特殊性而受到人們的廣泛關(guān)注，這些具有特殊功能的微生物叫做功能微生物，如氨氧化細菌、硫細菌、硝化細菌等。它們在分類學(xué)上有可能差異很大，但卻具有相同或類似的基因使其能夠發(fā)揮同樣的作用。支配這些功能細菌發(fā)揮重要功能的基因被稱為功能基因，如amoA、dsrB、nxrA。目前微基生物已收集GeneBank中所有已知功能基因的序列及其對應(yīng)的種屬信息，構(gòu)建自己的功能基因數(shù)據(jù)庫。 微基生物進行人體健康相關(guān)的研究與應(yīng)用：
微基生物提供與人體健康相關(guān)的生信/統(tǒng)計服務(wù)：| 功能微生物 | 測序基因 | 特異引物 | 推薦平臺 |
| 產(chǎn)甲烷菌 | 16S rRNA gene | Arch519F / Arch915R | MiSeq 2×300 |
| 硫酸鹽還原菌SRB | dsrB | dsrF / dsrR | MiSeq 2×300 |
| 硝化細菌AOB | 16S | CTO189f / CTO653r | MiSeq 2×300 |
| 氨氧化細菌AOB | amoA | amoA-1F / amoA-2R | MiSeq 2×300 |
| 氨氧化古菌AOA | amoA | Arch amoA F /Arch amoA R | 454 |
| 硝化細菌NOB | 16S rRNA gene | FGPS1269 / FGPS872 | MiSeq 2×300 |
| 硝化細菌NOB | nxrA | nxrA F / nxrA R | MiSeq 2×300 |
| 厭氧氨氧化菌AMX | 16S rRNA gene | Amx368 / Amx820R | MiSeq 2×300 |
| 反硝化菌 | narG | narG1960f / narG2650r | 454 |
| nirK | F1aCu / R3Cu | MiSeq 2×300 | |
| nirS | cd3aF / R3cd | MiSeq 2×300 | |
| nosZ | nosZF / nosZR | MiSeq 2×300 | |
| 定鞭金藻 | LSU | F / R | MiSeq 2×300 |
| 固碳微生物 | cbbL | 595F / 1387R | 454 |
| cbbM | F / R | MiSeq 2×300 | |
| 固氮微生物 | nifH | PolF / PolR | MiSeq 2×300 |
功能基因/持家基因分析的流程圖如下：
- 數(shù)據(jù)庫：Silva，GreenGene，RDP
微基生物收集GeneBank中所有已知功能基因的序列及其對應(yīng)的種屬信息，構(gòu)建自己的功能基因數(shù)據(jù)庫。
目前市面上常用的用于研究環(huán)境微生物的高通量測序平臺有Illumina，BGI，PacBio和Thermo Ion。其中Illumina平臺的測序讀長長、測序周期短、通量大，成為常用的測序平臺。
微基生物是國內(nèi)首家采用Illumina MiSeq 2×300 bp平臺進行微生物生態(tài)研究。在功能基因進行測序分析方面積累了豐富的經(jīng)驗。
案例分析
標(biāo)題：Response of denitro bacteria involved in nitrogen removal for treatment of simulated livestock wastewater using a novel bioreactor脫氮細菌在新型生物反應(yīng)器處理模擬家畜廢水脫氮過程中的作用
Ecological Engineering（IF: 3.512）
研究領(lǐng)域：功能微生物
高通量測序平臺：Illumina MiSeq
測序區(qū)域：napA, narG, nirS, qnorB, and nosZ
主要結(jié)果：（1）微生物群落組成的演替反映在CFM組和DAS組之間的顯著差異的熱圖上， 主要體現(xiàn)為中華根瘤菌及固氮菌的不同比例。
（2）環(huán)境變量對反硝化群落的存在影響及優(yōu)勢屬與氮濃度有一定的相關(guān)性
（3）選出29個相對豐度較高的屬(每個功能基因選出3 ~ 4個相對豐度最高的屬)，構(gòu)建關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)圖。根據(jù)它們之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，選擇相對豐度和適應(yīng)性較高的菌株，如目標(biāo)生態(tài)位中的Burkholderia, Azoarcus, 和 Rhodanobacter ，加入到細菌接種劑可以實現(xiàn)快速繁殖，并通過自身的酶活性直接改變理化參數(shù)。此外，根據(jù)系統(tǒng)中的負相關(guān)關(guān)系，人工增菌可以抑制具有去除化學(xué)需氧量和氮的副作用的細菌，從而提高裝置的運行效果。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925857420300501
參考文獻：Wang L , Xu W , Yu J , et al. Response of denitrobacteria involved in nitrogen removal for treatment of simulated livestock wastewater using a novel bioreactor[J]. Ecological Engineering, 2020, 147:105762.
