宏基因組及宏轉錄組測序揭示極端環境微生物的生態學作用

　　中山大學與千年基因合作應用宏基因組及宏轉錄組測序對極端環境酸性礦山廢水（Acid mine drainage, AMD）中的微生物群落進行研究，相關成果于11月7日發表于The ISME Journal雜志。

　　本研究是繼2012年11月發表于The ISME Journal雜志的微生物群落多樣性研究成果后，中山大學與千年基因合作在極端環境微生物研究中取得的進一步成果。在前期的研究中，研究者應用454平臺對59個理化差異較大的AMD樣本進行16S rRNA測序，測序結果結合理化因素的分析首次揭示了環境因素的變化是極端生境中微生物群落組成差異的主導因素，其中pH影響最為顯著。

　　16S rRNA測序只能揭示微生物群落中各成員多樣性的組成情況，為了進一步研究AMD中微生物的潛在代謝功能及活躍菌種的情況，本研究對整個微生物群落的基因組序列進行宏基因組測序。分別構建插入片段為500bp及2Kb的文庫，應用HiSeq 2000平臺測序得到105Gb的數據。基于千年基因高質量的測序數據和中山大學優化的組裝方法，最終結合宏轉錄組數據組裝得到11個菌種的基因組草圖。其中Ferrovum spp.的基因組序列為首次報道，另外10株菌種在AMD中的相對豐度均小于1%。

　　宏基因組只能從DNA水平預測潛在的代謝功能和基因表達，然而在特定的時空下并非所有的基因都會表達。為了研究特定時空下微生物群落如何應對環境因子的變化，包括活躍菌種的組成及活性基因的表達，則需要分析微生物群落的mRNA表達情況。本研究對AMD的cDNA樣本構建300bp的文庫，應用HiSeq 2000平臺進行宏轉錄組測序，最終得到8.7Gb的數據。通過對數據的深入挖掘發現了高表達的基因，并揭示了菌種應對AMD酸性環境的適應機制。