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(yàn)室包振民院士和王師教授團(tuán)隊與中科院青島生物能源與過程所徐健研究員團(tuán)隊合作，在國際基因組學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊GenomeBiology上發(fā)表了最新研究成果“Species-resolvedsequencingoflow-biomassordegradedmicrobiomesusing2bRAD-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)境全部微生物種類和豐度信息的核心技術(shù)手段，已在醫(yī)藥、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)等領(lǐng)域被廣泛使用并展現(xiàn)出重要的應(yīng)用潛力。當(dāng)前，解析微生物群落的物種構(gòu)成主要依賴于兩種高通量研究技術(shù)：擴(kuò)增子測序（16S/18S/ITS）和鳥槍法宏基因組測序（WMS）。然而目前主流的兩種技術(shù)手段都存在一定的瓶頸問題。傳統(tǒng)的擴(kuò)增子測序技術(shù)雖適用于微量樣本分析，但存在偏好性高、分辨率低等問題，而且無法同時檢測細(xì)菌、真菌、古菌。鳥槍法宏基因組測序雖能實(shí)現(xiàn)全基因組精度解析，但其測序成本頗高、且難以應(yīng)用于微量、高度降解樣本。因此，亟待開發(fā)一種高分辨率、高準(zhǔn)確性、高敏感性，并且可以同時對多種微生物類群進(jìn)行鑒定的低成本微生物組測序技術(shù)。


2bRAD-M可實(shí)現(xiàn)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(tuán)隊前期建立的2b-RAD技術(shù)原理基礎(chǔ)上（NatureMethods2012；NatureProtocols2016），合作團(tuán)隊成功研發(fā)出一種新型、高效的“簡化”宏基因組分析技術(shù)2bRAD-M，該技術(shù)通過對約1%的宏基因組測序即可實(shí)現(xiàn)高精度解析全部微生物種類和豐度信息。研究團(tuán)隊構(gòu)建了涵蓋17萬種微生物（包含真菌、細(xì)菌、古菌）的2bRAD特征標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫，提供了標(biāo)準(zhǔn)化的2bRAD-M宏基因組分析流程。通過對多種人工混合和自然來源菌群樣本的評估結(jié)果顯示，2bRAD-M在極大降低成本的同時，可實(shí)現(xiàn)與鳥槍法宏基因組測序分辨率相當(dāng)?shù)奈锓N水平分類和豐度鑒定。尤為重要的是，2bRAD-M技術(shù)還可實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)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(jié)果重現(xiàn)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，在動植物的微生物組成分析、復(fù)雜環(huán)境微生物群落研究以及臨床醫(yī)學(xué)樣本檢測等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)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(yàn)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(xì)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。

通訊員：王志剛