宏基因组及宏转录组测序揭示极端环境微生物的生态学作用

　　中山大学与千年基因合作应用宏基因组及宏转录组测序对极端环境酸性矿山废水（Acid mine drainage, AMD）中的微生物群落进行研究，相关成果于11月7日发表于The ISME Journal杂志。

　　本研究是继2012年11月发表于The ISME Journal杂志的微生物群落多样性研究成果后，中山大学与千年基因合作在极端环境微生物研究中取得的进一步成果。在前期的研究中，研究者应用454平台对59个理化差异较大的AMD样本进行16S rRNA测序，测序结果结合理化因素的分析首次揭示了环境因素的变化是极端生境中微生物群落组成差异的主导因素，其中pH影响最为显著。

　　16S rRNA测序只能揭示微生物群落中各成员多样性的组成情况，为了进一步研究AMD中微生物的潜在代谢功能及活跃菌种的情况，本研究对整个微生物群落的基因组序列进行宏基因组测序。分别构建插入片段为500bp及2Kb的文库，应用HiSeq 2000平台测序得到105Gb的数据。基于千年基因高质量的测序数据和中山大学优化的组装方法，最终结合宏转录组数据组装得到11个菌种的基因组草图。其中Ferrovum spp.的基因组序列为首次报道，另外10株菌种在AMD中的相对丰度均小于1%。

　　宏基因组只能从DNA水平预测潜在的代谢功能和基因表达，然而在特定的时空下并非所有的基因都会表达。为了研究特定时空下微生物群落如何应对环境因子的变化，包括活跃菌种的组成及活性基因的表达，则需要分析微生物群落的mRNA表达情况。本研究对AMD的cDNA样本构建300bp的文库，应用HiSeq 2000平台进行宏转录组测序，最终得到8.7Gb的数据。通过对数据的深入挖掘发现了高表达的基因，并揭示了菌种应对AMD酸性环境的适应机制。