在扩增子测序中引入假阳性稀有群体干扰研究微生物群落的多样性、构建机制和相互作用

越来越多的研究表明，在微生物群落中，低丰度的稀有类群可能具有重要的生物学功能和生态贡献。然而，稀有微生物的研究因其固有的稀缺性和现有技术的不足而受到阻碍。在过去十年中最广泛使用扩增子测序中，由焦磷酸测序和Illumina测序引起的样品标签跳跃可能导致样品交叉污染。虽然测序错误和合成序列的污染可以通过下游的质量控制和聚类/降噪算法来消除，但是没有算法可以消除标签跳跃引起的样本交叉污染造成的高质量测序数据，因此在扩增子研究中很难区分真假阳性稀有组。

根据Illumina 2017年发布的白皮书可以得知，对于各种Illumina测序平台，标签跳转的发生率可能是0.2~6%，甚至更高；而基于DNA纳米球滚动复制的DNBSEQ测序平台标签跳转频率低至0.0001-0.0004%。不同的测序平台可能有不同的优缺点。目前，很少有研究评估测序产生的标签跳转将如何以及在多大程度上影响稀有微生物群的研究。本研究利用DNBSEQ-G400和NovaSeq 6000两个主流测序平台，对商业微生物群落、实验室自制微生物群落和几种复杂程度不同的典型生态系统中的微生物群落进行测序，系统分析标签跳跃如何影响我们对各种微生物群落中稀有类群的认识。此外，通过对牛瘤胃微生物群落的真实案例研究，进一步表明标签跳转可能导致稀有微生物的微生物组成、群落构建机制、生态功能等研究成果出现偏差。