【新品速遞】天昊生物推出微生物功能基因擴增子測序服務

發(fā)稿時間：2018-04-19來源：天昊生物

技術簡介：

 功能微生物是在自然界中由于其功能的重要性而受到廣泛關注的一類微生物，如硝化細菌、反硝化菌、氨

氧化細菌、硫酸鹽還原菌、固氮菌、固氮菌等。每種功能微生物在分類學上可能有很大不同，但卻具有相類似的基因使其能夠發(fā)揮同樣的功能，因此使這些功能細菌發(fā)揮這種特定功能的基因就稱為功能基因，如 nxrA、nirS/nirK、amoA、dsrB、nifH、nifH。功能基因測序，作為一類特殊的微生物擴增測序項目，是根據復雜環(huán)境中具有特殊功能的微生物基因序列設計引物，用該引物進行 PCR 擴增，建庫后高通量測序。功能基因測序可有效研究特定環(huán)境中的功能微生物物種信息， 包括：功能微生物物種差異、分類和豐度等，并與每個采樣點的環(huán)境因子相結合，可以同時分析環(huán)境因子與功能細菌群落結構的關系，因此對復雜環(huán)境中的微生物構成研究有重要的指導作用。

 

技術優(yōu)勢

•  數據量大： 不低于5萬 reads/樣品， 可發(fā)現環(huán)境微生物群落中新的功能微生物， 以及檢測痕量功能菌。
• 準確性：保證數據的準確性，樣品無偏差。
• 方案靈活多變性：可根據不同研究目的靈活設計實驗方案，解決各類微生物的檢測需求。
• 真實性：高通量測序，測序結果真實，客觀還原菌群結構及豐度比例

 

技術參數

 

 

  

功能基因列表

 

 

  

  技術路線

 

分析內容

天昊項目文章解讀

 

項目文章1 處理后叢枝菌根真菌（AMF）和固氮菌（nifH）多樣性和群落結構對小麥產量的綜合影響

研究背景：叢枝菌根真菌（AMF）和固氮菌（nifH）都能夠幫助植物獲取氮，叢枝菌根菌和固氮菌的相互作用在土壤氮循環(huán)中也可能起著重要的調節(jié)作用。然而，在農田生態(tài)系統(tǒng)中添加氮后，這這兩種土壤功能微生物發(fā)生什么變化以及它們之間如何相互作用目前還不清楚。

研究目的：

• 用來調查氮素梯度施加過程中叢枝菌根真菌（AMF）和固氮菌（nifH）微生物多樣性和群落結構變化。
• 了解叢枝菌根真菌（AMF）和固氮菌（nifH）這兩種土壤功能微生物如何相互作用來影響小麥的產量。

研究材料：實驗田每年實行冬小麥-夏水稻輪作，在2010年開始實驗，包括5個不同濃度氮處理：0、50、100、200、300 kg N ha ?1，定義為N0、N50、N100、N200和N300。每個氮處理應用于3塊地（每塊地=10×4米）作為3個生物學重復。

研究方法： AMF擴增子測序（AMV4.5NF/AMDGR）； nifH擴增子測序（PolF/ PolR）；

研究結果： 

• 在這項研究中，叢枝菌根真菌（AMF）和固氮菌（nifH）被選定為小麥土壤中的兩種關鍵功能微生物，用來調查氮素梯度施加過程中微生物多樣性和群落結構對小麥產量的綜合影響。
• 氮處理顯著改變了AMF和nifH的系統(tǒng)發(fā)育多樣性和群落結構。
• 與低氮處理的土壤相比，高氮處理土壤中AMF和nifH之間的相互作用減少。
• 結構方程模型分析表明，AMF群落結構直接影響小麥產量，但是，小麥產量同時受到AMF多樣性、nifH多樣性和nifH群落結構的間接影響。
• 叢枝菌根真菌（AMF）和固氮菌（nifH）對小麥產量的綜合影響說明了土壤功能微生物作為農田生態(tài)系統(tǒng)和植物生長驅動因子的重要性。這些結果有助于了解土壤養(yǎng)分循環(huán)，對于系統(tǒng)了解氮添加、微生物和小麥產量三者的相互作用機理也有很大幫助。

 

 

圖2  不同施氮處理組叢枝菌根真菌（AMF）（a）和固氮菌（nifH）（b）群落結構PCA分析，AMF和nifH群落結構與不同氮肥處理濃度之間的Mantel檢驗（c）

 

 

圖4 基于Spearman相關性的低氮和高氮處理組網絡分析。不同的顏色邊緣屬于不同的模塊。綠色節(jié)點顯示屬于nifH的OTUs。黃色節(jié)點顯示屬于AMF的OTUs。

文獻：N-fertilizer-driven association between the arbuscular mycorrhizal fungal community and diazotrophic community impacts wheat yield. Agriculture, Ecosystems and Environment. 2018,254:191-201.

 

項目文章2 施肥制度對叢枝菌根真菌（AMF）群落組成的影響與玉米根際土壤中的有機質組成相關

研究背景：叢枝菌根真菌（AMF）是一類重要的土壤微生物群，它能調節(jié)農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的多種功能，叢枝菌根真菌（AMF）與80%的陸生植物物種的根形成共生體系，叢枝菌根真菌從植物體內獲取必要的碳水化合物及其他營養(yǎng)物質，而植物也從真菌那里得到所需的營養(yǎng)及水分等，因此AMF在農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著關鍵作用，土壤對某些營養(yǎng)素的需求可通過AMF群落組成或多樣性的變化反映出來，然而，人類活動如何驅動AMF群落變化仍然是未知的。所有AMF都屬于球囊菌門，而且大多數是專性共生，是不能單獨培養(yǎng)的。因此AMF類群的鑒定不能依賴傳統(tǒng)的培養(yǎng)方法。在這項研究中，使用擴增子測序調查不同施肥制度對玉米根際土壤AMF群落組成和多樣性的影響。

研究材料：種植制度主要是一年一次玉米作物。有四個實驗處理：（1）NK，只施加氮和鉀肥；（2）NPK，只施加N、P、K肥；（3）NPKM，施加N、P、K和有機肥；（4）M，只施加有機肥。每一個處理在不同的3個地塊有三個生物學重復。

研究方法： AMF擴增子測序（AMV4.5NF/AMDGR）；

研究結果：

•  總體而言，使用引物對AMV4.5NF/AMDGR只得到了165805條球囊菌門序列（占總數的13.5%），其它主要真菌類別是壺菌門、Basidiomycota,、Zygomycota,、Ascomycota、Blastocladiomycota。
• 與其它處理相比，施加有機肥（M）能顯著增加AMF群落OTUs的數量。施加有機肥（M）土壤中的ACE指數顯著較高。
• Adonis分析結果表明，不施加有機肥（?M）的組別，包括NK和NPK，與有機肥處理（+M）組別，包括NPKM和M，在群落水平上有顯著差異。
• GC–MS共鑒定了59個有機化合物，其中11個有機化合物被確定與AMF群落相關。乙酸乙酯提取溶解有機物與AMF群落屬的皮爾森相關性分析表明兩類有機化合物球囊霉屬負相關，而一類有機化合物與Rhizophagus正相關。

 

 

圖2 不同處理AMF菌落的RDA分析

 

 

圖4 乙酸乙酯提取溶解有機物與AMF群落屬的皮爾森相關性分析

文獻：Impacts of Fertilization Regimes on Arbuscular Mycorrhizal Fungal (AMF) Community Composition Were Correlated with Organic Matter Composition in Maize Rhizosphere Soil. Frontiers in Microbiology. 2016,16;7:1840.