1月26日，中國海洋大學(xué)海洋生物遺傳學(xué)與育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗室包振民院士和王師教授團隊與中科院青島生物能源與過(guò)程所徐健研究員團隊合作，在國際基因組學(xué)領(lǐng)域權威期刊Genome Biology上發(fā)表了最新研究成果“Species-resolved sequencing of low-biomass or degraded microbiomes using 2bRAD-M” (種階元解析精度的微量或降解微生物宏基因組測序技術(shù)—2bRAD-M）。
2bRAD-M技術(shù)原理及分析流程
微生物組（microbiome）分析作為可獲取生物體或環(huán)境全部微生物種類(lèi)和豐度信息的核心技術(shù)手段，已在醫藥、環(huán)境、農業(yè)、水產(chǎn)等領(lǐng)域被廣泛使用并展現出重要的應用潛力。當前，解析微生物群落的物種構成主要依賴(lài)于兩種高通量研究技術(shù)：擴增子測序（16S/18S/ITS）和鳥(niǎo)槍法宏基因組測序（WMS）。然而目前主流的兩種技術(shù)手段都存在一定的瓶頸問(wèn)題。傳統的擴增子測序技術(shù)雖適用于微量樣本分析，但存在偏好性高、分辨率低等問(wèn)題，而且無(wú)法同時(shí)檢測細菌、真菌、古菌。鳥(niǎo)槍法宏基因組測序雖能實(shí)現全基因組精度解析，但其測序成本頗高、且難以應用于微量、高度降解樣本。因此，亟待開(kāi)發(fā)一種高分辨率、高準確性、高敏感性，并且可以同時(shí)對多種微生物類(lèi)群進(jìn)行鑒定的低成本微生物組測序技術(shù)。
2bRAD-M可實(shí)現對高宿主污染、高度降解和痕量菌群等困難樣本分析
在海大團隊前期建立的2b-RAD技術(shù)原理基礎上（Nature Methods 2012；Nature Protocols 2016），合作團隊成功研發(fā)出一種新型、高效的“簡(jiǎn)化”宏基因組分析技術(shù)2bRAD-M，該技術(shù)通過(guò)對約1%的宏基因組測序即可實(shí)現高精度解析全部微生物種類(lèi)和豐度信息。研究團隊構建了涵蓋17萬(wàn)種微生物（包含真菌、細菌、古菌）的2bRAD特征標簽數據庫，提供了標準化的2bRAD-M宏基因組分析流程。通過(guò)對多種人工混合和自然來(lái)源菌群樣本的評估結果顯示，2bRAD-M在極大降低成本的同時(shí)，可實(shí)現與鳥(niǎo)槍法宏基因組測序分辨率相當的物種水平分類(lèi)和豐度鑒定。尤為重要的是，2bRAD-M技術(shù)還可實(shí)現對現有微生物組技術(shù)難以完成的極度困難樣品的分析，包括對低至1pg的痕量樣品、高度降解DNA（僅50bp），以及99%宿主DNA污染的微生物樣品都具有較高的檢測靈敏度和結果重現性。2bRAD-M技術(shù)為微生物宏基因組研究提供了一種高效、便捷、低成本的檢測手段，在動(dòng)植物的微生物組成分析、復雜環(huán)境微生物群落研究以及臨床醫學(xué)樣本檢測等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。
中國海洋大學(xué)海洋生物遺傳學(xué)與育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗室、方宗熙-薩斯海洋分子生物學(xué)研究中心王師教授和中科院青能所單細胞中心徐健研究員、黃適博士為本文的共同通訊作者。研究工作獲得國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、山東省泰山學(xué)者等項目資助，以及青島歐易生物科技有限公司深度技術(shù)支持和寶潔公司的研發(fā)協(xié)助。
