【新品速遞】天昊生物推出微生物功能基因擴(kuò)增子測(cè)序服務(wù)

發(fā)稿時(shí)間：2018-04-19來(lái)源：天昊生物

技術(shù)簡(jiǎn)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(guān)注的一類微生物，如硝化細(xì)菌、反硝化菌、氨

氧化細(xì)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(xué)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(xì)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(cè)序，作為一類特殊的微生物擴(kuò)增測(cè)序項(xiàng)目，是根據(jù)復(fù)雜環(huán)境中具有特殊功能的微生物基因序列設(shè)計(jì)引物，用該引物進(jìn)行 PCR 擴(kuò)增，建庫(kù)后高通量測(cè)序。功能基因測(cè)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(gè)采樣點(diǎn)的環(huán)境因子相結(jié)合，可以同時(shí)分析環(huán)境因子與功能細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的關(guān)系，因此對(duì)復(fù)雜環(huán)境中的微生物構(gòu)成研究有重要的指導(dǎo)作用。

 

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

•  數(shù)據(jù)量大： 不低于5萬(wàn) reads/樣品， 可發(fā)現(xiàn)環(huán)境微生物群落中新的功能微生物， 以及檢測(cè)痕量功能菌。
• 準(zhǔn)確性：保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，樣品無(wú)偏差。
• 方案靈活多變性：可根據(jù)不同研究目的靈活設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，解決各類微生物的檢測(cè)需求。
• 真實(shí)性：高通量測(cè)序，測(cè)序結(jié)果真實(shí)，客觀還原菌群結(jié)構(gòu)及豐度比例

 

技術(shù)參數(shù)

 

 

  

功能基因列表

 

 

  

  技術(shù)路線

 

分析內(nèi)容

天昊項(xiàng)目文章解讀

 

項(xiàng)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(jié)構(gòu)對(duì)小麥產(chǎn)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(diào)節(jié)作用。然而，在農(nóng)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(lái)調(diào)查氮素梯度施加過(guò)程中叢枝菌根真菌（AMF）和固氮菌（nifH）微生物多樣性和群落結(jié)構(gòu)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(lái)影響小麥的產(chǎn)量。

研究材料：實(shí)驗(yàn)田每年實(shí)行冬小麥-夏水稻輪作，在2010年開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，包括5個(gè)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(gè)氮處理應(yīng)用于3塊地（每塊地=10×4米）作為3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。

研究方法： AMF擴(kuò)增子測(cè)序（AMV4.5NF/AMDGR）； nifH擴(kuò)增子測(cè)序（PolF/ PolR）；

研究結(jié)果： 

• 在這項(xiàng)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(guān)鍵功能微生物，用來(lái)調(diào)查氮素梯度施加過(guò)程中微生物多樣性和群落結(jié)構(gòu)對(duì)小麥產(chǎn)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(jié)構(gòu)。
• 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(jié)構(gòu)方程模型分析表明，AMF群落結(jié)構(gòu)直接影響小麥產(chǎn)量，但是，小麥產(chǎn)量同時(shí)受到AMF多樣性、nifH多樣性和nifH群落結(jié)構(gòu)的間接影響。
• 叢枝菌根真菌（AMF）和固氮菌（nifH）對(duì)小麥產(chǎn)量的綜合影響說(shuō)明了土壤功能微生物作為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)和植物生長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)因子的重要性。這些結(jié)果有助于了解土壤養(yǎng)分循環(huán)，對(duì)于系統(tǒng)了解氮添加、微生物和小麥產(chǎn)量三者的相互作用機(jī)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(jié)構(gòu)PCA分析，AMF和nifH群落結(jié)構(gòu)與不同氮肥處理濃度之間的Mantel檢驗(yàn)（c）

 

 

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

文獻(xiàn)：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(xiàng)目文章2 施肥制度對(duì)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(jī)質(zhì)組成相關(guān)

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(diào)節(jié)農(nóng)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(nèi)獲取必要的碳水化合物及其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而植物也從真菌那里得到所需的營(yíng)養(yǎng)及水分等，因此AMF在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，土壤對(duì)某些營(yíng)養(yǎng)素的需求可通過(guò)AMF群落組成或多樣性的變化反映出來(lái)，然而，人類活動(dòng)如何驅(qū)動(dòng)AMF群落變化仍然是未知的。所有AMF都屬于球囊菌門(mén)，而且大多數(shù)是專性共生，是不能單獨(dú)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(xiàng)研究中，使用擴(kuò)增子測(cè)序調(diào)查不同施肥制度對(duì)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(gè)實(shí)驗(yàn)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(jī)肥；（4）M，只施加有機(jī)肥。每一個(gè)處理在不同的3個(gè)地塊有三個(gè)生物學(xué)重復(fù)。

研究方法： AMF擴(kuò)增子測(cè)序（AMV4.5NF/AMDGR）；

研究結(jié)果：

•  總體而言，使用引物對(duì)AMV4.5NF/AMDGR只得到了165805條球囊菌門(mén)序列（占總數(shù)的13.5%），其它主要真菌類別是壺菌門(mén)、Basidiomycota,、Zygomycota,、Ascomycota、Blastocladiomycota。
• 與其它處理相比，施加有機(jī)肥（M）能顯著增加AMF群落OTUs的數(shù)量。施加有機(jī)肥（M）土壤中的ACE指數(shù)顯著較高。
• Adonis分析結(jié)果表明，不施加有機(jī)肥（?M）的組別，包括NK和NPK，與有機(jī)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(gè)有機(jī)化合物，其中11個(gè)有機(jī)化合物被確定與AMF群落相關(guān)。乙酸乙酯提取溶解有機(jī)物與AMF群落屬的皮爾森相關(guān)性分析表明兩類有機(jī)化合物球囊霉屬負(fù)相關(guān)，而一類有機(jī)化合物與Rhizophagus正相關(guān)。

 

 

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(jī)物與AMF群落屬的皮爾森相關(guān)性分析

文獻(xiàn)：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.