两种气候条件下不同有机质含量农田黑土真菌群落结构特征

【背景】东北黑土土壤肥沃,有机质含量丰富,是我国重要的粮食生产基地,同时也是受气候变化影响的敏感区。土壤微生物对环境因子变化的响应敏感,并且与土壤肥力密切相关,因此,研究环境因子改变对土壤微生物的影响有助于维持农田黑土生产力。【目的】探究有机质含量与气候条件对农田黑土真菌群落结构、多样性的影响,为全球气候变化条件下黑土区农业可持续发展提供重要基础数据和理论依据。【方法】利用黑土空间移位试验,采用Illumina MiSeq测序技术对农田黑土真菌种类进行预测,并对其进行多样性和群落结构分析。【结果】两种气候条件下不同有机质含量农田黑土真菌种类均较丰富,土壤有机质含量对真菌多样性指数的影响不大,气候条件和施肥对真菌多样性的影响较大。在已知的真菌群落中,5种不同有机质农田黑土的优势菌门均为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和接合菌门(Zygomycota),占总序列的92.5%。在气候较冷条件下,OTU数量、Chao1指数、Shannon指数和Simpson指数均出现不同程度的降低;施肥也会降低各有机质含量农田黑土中真菌物种数量和多样性,但是降低幅度随有机质含量升高而逐渐减小。气候因子、有机质含量、全氮、施肥和pH是影响不同有机质含量农田黑土中真菌群落结构发生变化的主要因素。【结论】有机质含量、施肥和气候均一定程度上改变了农田黑土中真菌群落多样性和群落结构。气候条件和施肥对农田黑土真菌群落结构影响较大,而有机质含量对其影响较小,但前两者的影响会随土壤有机质含量的增加而呈减弱趋势。这些影响在子囊菌门群落结构中表现明显。     

不同土壤采样设计下土壤表层微生物α多样性的差异分析

【背景】土壤采样是土壤研究的基础,采样方案的不同可能会对土壤微生物多样性的研究结果产生一定影响。【目的】研究不同的土壤采样设计方案对土壤样品16S rRNA基因高通量测序结果的影响。【方法】对2个不同生境样地的土壤进行网格化采样,对采集的18个土壤样品进行16S rRNA基因测序分析,通过模拟5种常见土壤采样方法,对比不同采样方式所获得的测序结果。【结果】不同采样方式会产生不同的测序结果。在测序深度有效的情况下,细菌总物种数随着采样数的增加而逐渐增长,增长速度在采样数大于5以后趋于平缓;样品中的优势物种(序列数200以上)只需很少的采样数(1-3)即可观察到全部物种;Shannon-Wiener指数与Simpson指数的变化较相似,当采样数由1到3时两指数均有较大增长,之后变化放缓。【结论】土壤细菌微生物测序研究中,土壤样地采样数量低于3个会影响测序结果的可靠性,采样方案选择梅花形采样法或蛇形采样法较为适宜。     

染色质转座酶可及性测序研究进展

染色质转座酶可及性测序(assay for transposase-accessible chromatin with high-throughput sequencing,ATAC-seq)诞生于2013年,具有比脱氧核糖核酸酶I超敏感位点测序(deoxyribonuclease I hypersensitive site sequencing, DNase-seq)和微球菌核酸酶敏感位点测序(micrococcal nuclease sequencing, MNase-seq)更快速、灵敏、简便的优点,是目前分析全基因组范围染色质开放区域的热点技术。通过该技术能获得染色质开放区域的相关信息,从而映射出转录因子等调控蛋白的结合区域和核小体定位等信息,对于研究表观遗传分子机制具有重要意义。本文比较了5种获取染色质开放区域技术的优缺点,重点介绍了ATAC-seq的原理和主要流程,描述了利用ATAC-seq技术研究染色质开放区域的发展概况以及ATAC-seq的相关应用,期望对真核生物全基因组水平的染色质开放区域研究、顺式调控元件鉴定以及遗传调控网络的解析等提供借鉴。     

不同积雪覆盖期荒漠齿肋赤藓结皮层丛枝菌根真菌多样性变化

【背景】温带荒漠有积雪背景条件下的荒漠苔藓植物与丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)共生关系的研究非常有限。【目的】揭示不同积雪覆盖期(降雪前、雪盖期、融雪期)齿肋赤藓结皮层中AMF多样性的差异,为正确认识荒漠特色植物与微生物在冬季积雪期互利的重要生存策略提供数据支撑。【方法】利用高通量测序技术,分析稳定积雪期的古尔班通古特沙漠优势苔藓齿肋赤藓结皮AMF群落组成与多样性状况,尤其是降雪前和融雪期AMF群落结构差异。【结果】降雪前、雪盖期及融雪期检测到的OTU分属于球囊菌门(Glomeromycota)的5目9科11属,其中,近明球囊霉属(Claroideoglomus)、原囊霉属(Archaeospora)、类球囊霉属(Paraglomus)和球囊霉属(Glomus)为优势类群;降雪前和融雪期齿肋赤藓结皮层中绝对优势属(>50%)均为近明球囊霉属。群落丰富度Chao1指数和ACE指数均表现为雪盖前>积雪期>融雪期,表明降雪减少了AMF群落丰富度。近明球囊霉属融雪期比例大幅增加,而类球囊霉属、球囊霉属则较降雪前比例下降。基于MEGAN的分类学组成信息可视化分析表明,低丰度AMF类群更容易受到影响,无梗囊霉属(Acaulospora)主要集中在降雪前采集的样品中,而多样孢囊霉属(Diversispora)主要集中在融雪期样品中。结合聚类分析的属水平群落组成热图发现,高丰度分类单元的类别由降雪前的5种集中为2种。主成分分析结果表明,主成分1能够区分降雪前后的AMF群落结构特征,进一步验证降雪缺失对藓类结皮层AMF群落组成有筛选作用。高丰度优势属近明球囊霉属和球囊霉属之间、类球囊霉属和原囊霉属之间均呈现负相关,可能存在竞争关系;低丰度属巨孢囊霉属(Gigaspora)、隔球囊霉属(Septoglomus)、双型囊霉属(Ambispora)、盾巨孢囊霉属(Scutellospora)呈现正相关,可能存在协作关系以适应降雪。【结论】古尔班通古特沙漠的冬季降雪对苔藓结皮层AMF类群中的优势属和低丰度属有不同的选择策略。融雪期绝对优势属会降低存在竞争关系优势属的比例,进一步巩固优势地位,而存在正相关的低丰度属会同步降低比例,而且苔藓结皮层AMF优势属在该沙漠为近明球囊霉属。     

不同DNA聚合酶对运用ARTIC工作流的新型冠状病毒纳米孔测序的影响

摘要 目的：为了验证不同高保真DNA聚合酶是否会对运用ARTIC工作流进行新型冠状病毒纳米孔测序产生影响。方法：使用英国Nanopore公司MinION测序仪对2份已获得全基因组序列的新冠肺炎确诊病例核酸样本分别采用KAPA HiFi HotStart ReadyMix,PrimeSTAR?誖GXL DNA Polymerase和NEBNext High-Fidelity 2X PCR Master Mix进行ARTIC工作流的多重PCR扩增,对扩增产物进行测序,并对测序质量进行分析。结果：不同高保真DNA聚合酶在相同扩增条件下,扩增产物的质检结果和测序质量均不相同,NEBNext High-Fidelity 2X PCR Master Mix在覆盖度和测序深度上明显好于另外两种酶。结论：NEBNext High-Fidelity 2X PCR Master Mix在纳米孔新型冠状病毒ARTIC快速测序工作流中的应用效果较好。     

靶向AML突变的CRISPR/Cas9基因敲除文库构建

摘要 目的：构建靶向约200个AML基因突变的sgRNA基因敲除文库,为进一步探索诱发AML的信号通路网络奠定基础。方法：TCGA对200名AML病人进行了全基因组或全外显子组测序,鉴定出约2000个AML相关基因突变,从中选出了约200个突变两次或以上的基因作为靶向基因;接着,从Brie文库中挑选出相应基因的sgRNA序列,每个基因对应4条sgRNA;利用Gibson组装酶连接到慢病毒载体内,得到sgRNA文库;之后,采用pSSA荧光素酶基因报告系统鉴定文库sgRNA的切割活性;对文库进行高通量测序鉴定;用慢病毒包装文库,并测定病毒滴度。结果：1、构建了一个靶向约200个AML突变的sgRNA基因敲除文库;2、pSSA荧光素酶基因报告系统鉴定文库sgRNA具有切割活性;3、鉴定的7个单克隆质粒序列完全正确;4、高通量测序鉴定文库丰度和均一性符合要求;5、用慢病毒包装成病毒文库,测定病毒文库滴度为4.4×10⁷符合后续实验要求。结论：成功构建了靶向约200个基因突变的sgRNA敲除文库,可用于大规模地筛选诱发AML的基因突变,为探索AML发生、发展的分子机制以及药物靶点奠定基础。     

源于甘草内生菌的甘草酸合成相关功能基因的宏基因组挖掘*

目的：甘草作为一种传统中药被广泛使用。甘草酸是甘草中的主要活性成分,为五环三萜类化合物,具有抗炎、抗病毒、肝保护等多种药理作用,而且近两年已被用于新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的临床治疗。随着代谢工程与合成生物学技术的发展,人们逐渐实现了甘草酸及其前体物的微生物合成。但由于植物基因与微生物底盘不适配等原因,已报道的生物合成法产量较低。近些年,研究者发现植物内生菌拥有丰富的功能特性,可作为植物活性产物合成的潜在资源,在代谢工程领域,具有重要的研究价值及巨大的市场应用前景。因此,拟对甘草内生菌群落进行深入研究,挖掘可用于甘草酸合成的微生物源功能基因。方法：从新疆塔城市额敏县采集了三年生乌拉尔甘草的主根样品,进行了内生菌群落的宏基因组测序,对数据进行了内生菌的群落结构及功能基因多样性分析,并通过功能基因注释与系统发育树分析,挖掘了可能参与甘草酸合成代谢的功能基因。结果：通过对群落结构进行丰度分析,发现甘草根部样品中的优势内生菌菌种为反硝化类固醇杆菌(Steroidobacter denitrificans)、苯丙酸杆菌(Phenylobacterium zucineum)、未分类苯基杆菌(unclassified Phenylobacterium)、苯基杆菌(Phenylobacterium sp.)等;通过COG数据库、KEGG数据库和CAZy数据库对其功能基因进行注释,发现在甘草内生菌中含有123个细胞色素P450(cytochrome P450,CYP450)及520个UDP-糖基转移酶(UGT)编码基因。结论：首次利用宏基因组测序与分析方法来了解乌拉尔甘草内生菌群落结构与功能基因组成,并证明了甘草内生群落中含有丰富的细胞色素P450及UGT编码基因,为后续全面、深入研究甘草内生菌的生物学功能,以及它们如何转变为甘草酸生物合成资源,奠定了理论基础。     

耐热黑曲霉3.316菌株全基因组测序及分析

黑曲霉3.316是一株耐热型丝状真菌,最高生长温度达47℃,在工业发酵中有着巨大的应用潜力。为了更加充分地在工业发酵中利用其耐热特性,需要对菌株信息进行全面了解。通过PacBio Sequel测序平台的CLR测序方式对黑曲霉3.316菌株进行全基因组测序。结果表明,基因组最后得到15个contigs,总长度为34 956 132bp,GC含量为49.21%,预测到10 032个编码基因,在GO、KOG、KEGG数据库分别有6 901、2 118和9 494个基因得到注释。通过分析比较得到黑曲霉耐热性与抗氧化相关基因超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）有密切关系,这为后续研究黑曲霉3.316耐热特性提供可靠信息,同时为应对工业发酵中的高能耗、高生产成本以及高温环境的现状提供优良菌株。     

南海长茎葡萄蕨藻共附生真菌的多样性

为了揭示南海长茎葡萄蕨藻Caulerpa lentillifera共附生真菌的群落结构,并分析自来水清洗对真菌群落多样性的影响,本研究以收集于深圳南海各月份长茎葡萄蕨藻为材料,利用Illumina MiSeq 2500测序平台进行真菌ITS1扩增子测序,分析自来水清洗前后真菌类群组成和多样性的差异。研究发现,从所有18个样品中总共获得914个OTUs,检测出真菌3门12纲32目50科74属106种,其中优势属为曲霉属Aspergillus、单胞瓶霉属Phialemonium、枝孢属Cladosporium、链座菌属Catenulostroma和茎点霉属Phoma;不同月份真菌Alpha多样性指数显示南海长茎葡萄蕨藻共附生真菌丰度和多样性均随着温度降低而降低;自来水清洗前后南海长茎葡萄蕨藻共附生真菌的多样性及群落结构存在一定差异,清洗后真菌OTUs和Alpha多样性指数均有所降低,其中Chao1和Ace指数为显著性下降,表明自来水清洗对真菌群落组成丰度及多样性影响显著,这对长茎葡萄蕨藻的食品安全具有积极意义。     

基于液体活检与二代测序解析肺腺癌患者靶向药耐药机制

表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂(EGFR TKI)是治疗非小细胞肺癌的一线药物,但在治疗过程中难以避免耐药性的产生.目前已知的获得性耐药机制主要包括EGFR T790M突变、HER2基因扩增、MET基因扩增、转分化等,并尚有15％～20％的患者的耐药机制不明.本研究发展了一种基于液体活检与高通量测序方式解析肺癌患者靶向药物耐药机制的方法.我们通过液体活检的方式取得了接受EGFR TKI治疗肺腺癌患者治疗前及EGFR TKI耐药后的胸腔积液样本,在对其中的肿瘤细胞进行富集后,通过基因组及转录组的高通量测序并结合生物信息学分析,解析耐药前、耐药后基因组变异以及基因表达的差异,进而探究该患者的靶向药物耐药机制,为制订新的治疗方案提供科学依据.