『銳幫讀』宏基因組研究土壤的生物降解潛能

sailing_387 2016-09-10

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Forest harvesting reduces the soil metagenomic potential for biomass decomposition

The ISME Journal , 2015, IF=9.302

土壤是維持森林生產(chǎn)能力的關(guān)鍵資源，其中土壤微生物可調(diào)節(jié)諸多重要的生態(tài)功能，近年研究發(fā)現(xiàn)砍伐森林對土壤群落構(gòu)成影響很大。一個長期的關(guān)于土壤微生物的研究在英國哥倫比亞松柏森林中開展，該研究對21個森林土壤樣品進(jìn)行了宏基因組測序。

材料與方法

四種處理?xiàng)l件的土壤樣品，沒有森林砍伐（OM0），莖被砍伐，只剩下根冠和分枝（OM1），整個樹被砍伐（OM2），整個樹被砍伐后無有機(jī)土壤層（OM3）。OM0-OM2三個地方分別取有機(jī)層表層和礦質(zhì)層上方20cm土壤樣品，OM3只取礦質(zhì)層上方20cm樣品，各3個生物學(xué)重復(fù)，共21個樣品，進(jìn)行宏基因組測序。

Illumna Hiseq2000, PE75bp測序平臺，共得到187Gb數(shù)據(jù)量。

圖1 4種土壤樣品的取樣示意圖

研究結(jié)果

1)森林砍伐后12年后，土壤有機(jī)層和礦質(zhì)層生物質(zhì)降解基因的相對豐度分別下降16%和8%

2)有機(jī)層和礦質(zhì)層在生物降解的遺傳潛能上是顯著不同的，有機(jī)層更易受砍伐的影響。

3)基因家族不成比例地受到森林砍伐的影響，其中有41個基因家族一致性受砍伐影響，包括與木質(zhì)素、纖維素、半纖維素及果膠相關(guān)的基因家族。

圖2 森林砍伐處理對CAZy基因家族的影響效果

圖3 CAZy基因家族的變異分析

圖4 不同土壤層預(yù)測基因家族的分布

結(jié)論

砍伐森林極大地改變了對森林再生起重要作用的地下碳和其他營養(yǎng)，因此，確定這些變化是預(yù)示森林生產(chǎn)力和應(yīng)變能力的長期變化還是砍伐森林得到的廣泛特征，顯得非常重要。

亮點(diǎn)

1）取樣比較全面，分4種處理，且設(shè)置了多個重復(fù)，結(jié)果具有說服力；

2）以基因家族為主線進(jìn)行相關(guān)分析，思路清晰；

3）采用了比較前沿的宏基因組方法進(jìn)行了測序，不僅可以分析物種的豐度和差異，還可以關(guān)注基因及參與的代謝通路，使研究更加深入。

銳翌基因服務(wù)

宏基因組測序用的是最新的Illumina Hiseq平臺，對宏基因組測序我們具有以下優(yōu)勢：

·全面的研究方案：對測序結(jié)果組裝分析后，得到微生物群體基因組及功能、分析微生物群體中物種和基因的多樣性和豐度，微生物菌落結(jié)構(gòu)與宿主（或環(huán)境）之間的相互關(guān)系等。

·更合理的研究方法：在分析過程中，采用一些更為準(zhǔn)確的方法，從而得到更為可靠的分析結(jié)果。

·新的分析方法：增加了最前沿的MGS等宏基因組分析的方法，對樣品中的信息得到更大的解析。

供稿：劉婉輝

編輯：黃蓉

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