应用微生物学和生物技术:设计一种新的引物 帮助检测沟渠中的微生物多样性

来源：上海交通大学2022-04-05 11:19

近日，上海交通大学海洋学院张宇研究员指导下的博士生杨娜在环境微生物学经典期刊《Applied Microbiology and Biotechnology》上发表了题为《新奇的prim》的论文。

近日，上海交通大学海洋学院张宇研究员指导下的博士生杨娜在《环境微生物学》经典期刊《Applied Microbiology and Biotechnology》上发表了题为《基于16s rrna基因的海洋海沟维度古菌和细菌群落分析的新型引物》的研究论文。杨娜为本文第一作者，张宇研究员为通讯员。本研究得到了国家、国家重点研发中心的资助。d计划、上海交通大学深蓝计划基金和深度生命国际研究中心(IC-DLI)团队。

海沟是深海板块边缘陡峭狭窄的海沟，超高的静水压力，相对隔绝的水文地质，孕育了独特的微生物生态系统。目前，沟渠环境中微生物多样性的调查主要依靠16S rRNA基因的通用引物，这些通用引物的设计没有考虑沟渠的特异性。因此，有必要针对海沟沉积物中独特的微生物群落设计特异性引物，以提高海沟微生物多样性的检测分辨率和覆盖率。

与传统的通用引物相比，新设计的引物在马里亚纳海沟沉积物样品中检测到了更多的稀有古菌和细菌类群。

在这项研究中，基于克隆文库技术，研究人员利用马里亚纳海沟的沉积物样本，构建了396种古细菌和1868种细菌的16S rRNA基因全长序列。此外，根据PDFaith和MNTD系统发育分析，证明V3-V4区是海沟沉积物微生物群落中最具代表性的16S rRNA基因高变区。为了更好地覆盖海沟中微生物群落的多样性信息，研究人员还从海沟沉积物样品的宏基因组数据集中提取了34种古细菌和986种细菌的全长16S rRNA基因序列。基于上述两组数据集，研究人员设计了两对古细菌特异性引物(A306F/A713R和A350F/A751R)和一对细菌特异性引物(B344F/B749R)，并在马里亚纳海沟的30个沉积物样品中验证了三个新设计引物的有效性、特异性、覆盖范围和潜在应用价值。

与通用引物相比，新设计的引物B344F/B749R只能检测到30个马里亚纳海沟沉积物中的46个细菌科。只有新设计的引物A306F/A713R才能检测到8个古细菌科。此外，A306F/A713R在所有测试的古细菌引物中覆盖了最多的ASVs(扩增子序列变体),这表明它可以检测到更多的海沟沉积物中的古细菌物种，而这些古细菌物种在基于通用引物的检测中容易被忽略。该研究为进一步探索高静水压下沟渠沉积物生态系统独特的微生物多样性和生态功能提供了新的手段。

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