【新品速递】天昊生物推出微生物功能基因扩增子测序服务

发稿时间：2018-04-19来源：天昊生物

技术简介：

 功能微生物是在自然界中由于其功能的重要性而受到广泛关注的一类微生物，如硝化细菌、反硝化菌、氨

氧化细菌、硫酸盐还原菌、固氮菌、固氮菌等。每种功能微生物在分类学上可能有很大不同，但却具有相类似的基因使其能够发挥同样的功能，因此使这些功能细菌发挥这种特定功能的基因就称为功能基因，如 nxrA、nirS/nirK、amoA、dsrB、nifH、nifH。功能基因测序，作为一类特殊的微生物扩增测序项目，是根据复杂环境中具有特殊功能的微生物基因序列设计引物，用该引物进行 PCR 扩增，建库后高通量测序。功能基因测序可有效研究特定环境中的功能微生物物种信息， 包括：功能微生物物种差异、分类和丰度等，并与每个采样点的环境因子相结合，可以同时分析环境因子与功能细菌群落结构的关系，因此对复杂环境中的微生物构成研究有重要的指导作用。

 

技术优势

•  数据量大： 不低于5万 reads/样品， 可发现环境微生物群落中新的功能微生物， 以及检测痕量功能菌。
• 准确性：保证数据的准确性，样品无偏差。
• 方案灵活多变性：可根据不同研究目的灵活设计实验方案，解决各类微生物的检测需求。
• 真实性：高通量测序，测序结果真实，客观还原菌群结构及丰度比例

 

技术参数

 

 

  

功能基因列表

 

 

  

  技术路线

 

分析内容

天昊项目文章解读

 

项目文章1 处理后丛枝菌根真菌（AMF）和固氮菌（nifH）多样性和群落结构对小麦产量的综合影响

研究背景：丛枝菌根真菌（AMF）和固氮菌（nifH）都能够帮助植物获取氮，丛枝菌根菌和固氮菌的相互作用在土壤氮循环中也可能起着重要的调节作用。然而，在农田生态系统中添加氮后，这这两种土壤功能微生物发生什么变化以及它们之间如何相互作用目前还不清楚。

研究目的：

• 用来调查氮素梯度施加过程中丛枝菌根真菌（AMF）和固氮菌（nifH）微生物多样性和群落结构变化。
• 了解丛枝菌根真菌（AMF）和固氮菌（nifH）这两种土壤功能微生物如何相互作用来影响小麦的产量。

研究材料：实验田每年实行冬小麦-夏水稻轮作，在2010年开始实验，包括5个不同浓度氮处理：0、50、100、200、300 kg N ha −1，定义为N0、N50、N100、N200和N300。每个氮处理应用于3块地（每块地=10×4米）作为3个生物学重复。

研究方法： AMF扩增子测序（AMV4.5NF/AMDGR）； nifH扩增子测序（PolF/ PolR）；

研究结果： 

• 在这项研究中，丛枝菌根真菌（AMF）和固氮菌（nifH）被选定为小麦土壤中的两种关键功能微生物，用来调查氮素梯度施加过程中微生物多样性和群落结构对小麦产量的综合影响。
• 氮处理显著改变了AMF和nifH的系统发育多样性和群落结构。
• 与低氮处理的土壤相比，高氮处理土壤中AMF和nifH之间的相互作用减少。
• 结构方程模型分析表明，AMF群落结构直接影响小麦产量，但是，小麦产量同时受到AMF多样性、nifH多样性和nifH群落结构的间接影响。
• 丛枝菌根真菌（AMF）和固氮菌（nifH）对小麦产量的综合影响说明了土壤功能微生物作为农田生态系统和植物生长驱动因子的重要性。这些结果有助于了解土壤养分循环，对于系统了解氮添加、微生物和小麦产量三者的相互作用机理也有很大帮助。

 

 

图2  不同施氮处理组丛枝菌根真菌（AMF）（a）和固氮菌（nifH）（b）群落结构PCA分析，AMF和nifH群落结构与不同氮肥处理浓度之间的Mantel检验（c）

 

 

图4 基于Spearman相关性的低氮和高氮处理组网络分析。不同的颜色边缘属于不同的模块。绿色节点显示属于nifH的OTUs。黄色节点显示属于AMF的OTUs。

文献：N-fertilizer-driven association between the arbuscular mycorrhizal fungal community and diazotrophic community impacts wheat yield. Agriculture, Ecosystems and Environment. 2018,254:191-201.

 

项目文章2 施肥制度对丛枝菌根真菌（AMF）群落组成的影响与玉米根际土壤中的有机质组成相关

研究背景：丛枝菌根真菌（AMF）是一类重要的土壤微生物群，它能调节农业生态系统中的多种功能，丛枝菌根真菌（AMF）与80%的陆生植物物种的根形成共生体系，丛枝菌根真菌从植物体内获取必要的碳水化合物及其他营养物质，而植物也从真菌那里得到所需的营养及水分等，因此AMF在农业生态系统中发挥着关键作用，土壤对某些营养素的需求可通过AMF群落组成或多样性的变化反映出来，然而，人类活动如何驱动AMF群落变化仍然是未知的。所有AMF都属于球囊菌门，而且大多数是专性共生，是不能单独培养的。因此AMF类群的鉴定不能依赖传统的培养方法。在这项研究中，使用扩增子测序调查不同施肥制度对玉米根际土壤AMF群落组成和多样性的影响。

研究材料：种植制度主要是一年一次玉米作物。有四个实验处理：（1）NK，只施加氮和钾肥；（2）NPK，只施加N、P、K肥；（3）NPKM，施加N、P、K和有机肥；（4）M，只施加有机肥。每一个处理在不同的3个地块有三个生物学重复。

研究方法： AMF扩增子测序（AMV4.5NF/AMDGR）；

研究结果：

•  总体而言，使用引物对AMV4.5NF/AMDGR只得到了165805条球囊菌门序列（占总数的13.5%），其它主要真菌类别是壶菌门、Basidiomycota,、Zygomycota,、Ascomycota、Blastocladiomycota。
• 与其它处理相比，施加有机肥（M）能显著增加AMF群落OTUs的数量。施加有机肥（M）土壤中的ACE指数显著较高。
• Adonis分析结果表明，不施加有机肥（−M）的组别，包括NK和NPK，与有机肥处理（+M）组别，包括NPKM和M，在群落水平上有显著差异。
• GC–MS共鉴定了59个有机化合物，其中11个有机化合物被确定与AMF群落相关。乙酸乙酯提取溶解有机物与AMF群落属的皮尔森相关性分析表明两类有机化合物球囊霉属负相关，而一类有机化合物与Rhizophagus正相关。

 

 

图2 不同处理AMF菌落的RDA分析

 

 

图4 乙酸乙酯提取溶解有机物与AMF群落属的皮尔森相关性分析

文献：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.