1月26日，中國海洋大學海洋生物遺傳學與育種教育部重點實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程所徐健研究員團隊合作，在國際基因組學領域權威期刊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—2bRAD-M）。

2bRAD-M技術原理及分析流程

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手段，已在醫(yī)藥、環(huán)境、農業(yè)、水產等領域被廣泛使用并展現(xiàn)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于兩種高通量研究技術：擴增子測序（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手段都存在一定的瓶頸問題。傳統(tǒng)的擴增子測序技術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菌、真菌、古菌。鳥槍法宏基因組測序雖能實現(xiàn)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，亟待開發(fā)一種高分辨率、高準確性、高敏感性，并且可以同時對多種微生物類群進行鑒定的低成本微生物組測序技術。


2bRAD-M可實現(xiàn)對高宿主污染、高度降解和痕量菌群等困難樣本分析

在海大團隊前期建立的2b-RAD技術原理基礎上（NatureMethods2012；NatureProtocols2016），合作團隊成功研發(fā)出一種新型、高效的“簡化”宏基因組分析技術2bRAD-M，該技術通過對約1%的宏基因組測序即可實現(xiàn)高精度解析全部微生物種類和豐度信息。研究團隊構建了涵蓋17萬種微生物（包含真菌、細菌、古菌）的2bRAD特征標簽數(shù)據(jù)庫，提供了標準化的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果顯示，2bRAD-M在極大降低成本的同時，可實現(xiàn)與鳥槍法宏基因組測序分辨率相當?shù)奈锓N水平分類和豐度鑒定。尤為重要的是，2bRAD-M技術還可實現(xiàn)對現(xiàn)有微生物組技術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(xiàn)性。2bRAD-M技術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、復雜環(huán)境微生物群落研究以及臨床醫(yī)學樣本檢測等領域具有廣闊的應用前景。

中國海洋大學海洋生物遺傳學與育種教育部重點實驗室、方宗熙-薩斯海洋分子生物學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基金、國家重點研發(fā)計劃、山東省泰山學者等項目資助，以及青島歐易生物科技有限公司深度技術支持和寶潔公司的研發(fā)協(xié)助。

通訊員：王志剛