Microbial network

稻田N₂O排放與溫度敏感性相關(guān)的微生物相互作用

土壤微生物組是陸地生態(tài)系統(tǒng)中一氧化二氮(N₂O)排放的驅(qū)動(dòng)因素味榛。從數(shù)萬億土壤微生物中識(shí)別N₂O排放的核心微生物群及其溫度敏感性是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)秕硝，對(duì)于提高與溫度升高相關(guān)的土壤-氣候反饋的可預(yù)測性至關(guān)重要。在這里，研究了覆蓋古菌、細(xì)菌、真菌榆综、藻類和微動(dòng)物群落的綜合土壤微生物群落，通過尋找核心物種對(duì)來擺脫其與稻田N₂O排放及其溫度敏感性的潛在聯(lián)系铸史。結(jié)果表明鼻疮，核心細(xì)菌與古菌成員的群間相互作用以及核心細(xì)菌成員的群內(nèi)相互作用共同促進(jìn)了N₂O的排放及其溫度敏感性。組間相互作用的貢獻(xiàn)(32% ~ 33%)大于組內(nèi)相互作用的貢獻(xiàn)(10 ~ 18%)琳轿。這些結(jié)果表明判沟，與氣候變暖相關(guān)的N₂O排放及其波動(dòng)受到土壤微生物群內(nèi)和群間相互作用的影響。我們的研究結(jié)果有助于進(jìn)一步了解微生物關(guān)鍵物種和網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)在控制N₂O生成中的重要性以及它們對(duì)溫度升高的響應(yīng)崭篡。

這篇文章中提出了通過共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別核心微生物的方法：https://github.com/lax-lab/Core-microbiome挪哄，之后再詳細(xì)介紹。

ARGs

植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)抗菌素耐藥基因質(zhì)粒偶聯(lián)水平轉(zhuǎn)移的影響及機(jī)制

土壤和植物中都存在大量的細(xì)菌琉闪，其中一些細(xì)菌含有抗生素抗性基因(ARGs)迹炼。當(dāng)細(xì)菌聚集在土壤顆粒界面或植物根表面時(shí)，這些arg可以通過偶聯(lián)在細(xì)菌之間轉(zhuǎn)移塘偎，從而形成對(duì)抗生素具有耐藥性的病原體疗涉，威脅人類健康拿霉。植物生長調(diào)節(jié)劑(PGRs)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)吟秩，促進(jìn)植物生長，提高作物產(chǎn)量绽淘。然而涵防，到目前為止，關(guān)于PGRs對(duì)ARGs水平基因轉(zhuǎn)移(HGT)的影響知之甚少沪铭。本研究以攜帶有Tet^R壮池、Amp^R、Kan^R的RP4質(zhì)粒的大腸桿菌DH5α為供體杀怠，大腸肝菌HB101為受體椰憋，通過質(zhì)粒介導(dǎo)偶聯(lián)研究吲哚乙酸(IAA)、乙醇(ETH)和赤霉素(GA3)對(duì)ARGs HGT的影響赔退，進(jìn)行了一系列雙親偶聯(lián)實(shí)驗(yàn)橙依。此外证舟，還闡明了所涉及的機(jī)制。結(jié)果表明窗骑，這3種PGRs均通過誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)活性氧(ROS)的形成女责，改變細(xì)胞膜通透性，調(diào)控質(zhì)粒RP4中traA创译、traL抵知、trfAp、trbBp软族、kilA和korA的基因轉(zhuǎn)錄來影響ARG的傳遞頻率刷喜。50 ~ 100 mg?L^?1 IAA、20 ~ 50 mg?L^?1 ETH和1500 ~ 2500 mg?L^?1 GA3均顯著促進(jìn)ARG偶聯(lián)互订。本研究表明吱肌，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用PGRs可以通過質(zhì)粒介導(dǎo)的偶聯(lián)作用影響ARG的HGT，合理濃度的PGRs可以減少ARG在土壤環(huán)境和植物中的傳播仰禽。

highlights

? 所有植物生長調(diào)節(jié)劑均通過質(zhì)粒介導(dǎo)的偶聯(lián)作用影響抗生素抗性基因的轉(zhuǎn)移氮墨。

? 50 ~ 100 mg?L?1吲哚乙酸、20 ~ 50 mg?L?1乙醚和1500 ~ 2500 mg?L?1赤霉素酸均能促進(jìn)RP4偶聯(lián)吐葵。

? 吲哚乙酸规揪、乙醚和赤霉素酸均能增加細(xì)胞膜的通透性。

? 所測植物生長調(diào)節(jié)劑均能調(diào)控RP4質(zhì)粒偶聯(lián)的基因轉(zhuǎn)錄温峭。

metagenome

ViralCC從宏基因組Hi-C數(shù)據(jù)中檢索完整的病毒基因組和病毒-宿主對(duì)

將高通量染色體構(gòu)象捕獲(Hi-C)引入宏基因組學(xué)猛铅，可以從微生物群落中重建高質(zhì)量的宏基因組組裝基因組(MAGs)。盡管最近在利用Hi-C接觸圖譜恢復(fù)真核生物凤藏、細(xì)菌和古細(xì)菌基因組方面取得了進(jìn)展奸忽，但很少有基于Hi-C的方法被設(shè)計(jì)用于檢索病毒基因組。在這里揖庄，我們介紹ViralCC栗菜，一種公開可用的工具，用于恢復(fù)完整的病毒基因組并使用Hi-C數(shù)據(jù)檢測病毒-宿主對(duì)蹄梢。與其他基于Hi-C的方法相比疙筹，ViralCC利用病毒-宿主接近結(jié)構(gòu)作為Hi-C相互作用的補(bǔ)充信息源。使用來自幾個(gè)不同微生物生態(tài)系統(tǒng)的模擬和真實(shí)宏基因組Hi-C數(shù)據(jù)集禁炒，包括人類腸道而咆、牛糞便和廢水，我們證明ViralCC優(yōu)于現(xiàn)有的基于Hi-C的分類方法幕袱，以及專門用于宏基因組病毒分類的最先進(jìn)工具暴备。ViralCC還可以揭示微生物群落中病毒和病毒-宿主對(duì)的分類結(jié)構(gòu)。當(dāng)應(yīng)用于真實(shí)的廢水宏基因組Hi-C數(shù)據(jù)集時(shí)们豌，ViralCC構(gòu)建了噬菌體-宿主網(wǎng)絡(luò)涯捻，并使用CRISPR間隔分析進(jìn)一步驗(yàn)證了這一網(wǎng)絡(luò)阁危。ViralCC是一個(gè)開源管道，可在https://github.com/dyxstat/ViralCC上獲得汰瘫。

定植在個(gè)體內(nèi)不同腸道部位的菌株源自單一創(chuàng)始種群

宏基因組學(xué)提高了我們對(duì)寄生在人類腸道中的共生細(xì)菌的理解狂打，但這些細(xì)菌幾乎完全依賴于糞便樣本。因此混弥，糞便宏基因組研究無法獲得關(guān)于這些腸道微生物的生態(tài)位范圍和它們所經(jīng)歷的專門適應(yīng)水平的空間信息趴乡。在這里，我們利用從健康成年人的三個(gè)腸道部位的結(jié)腸鏡抽吸物獲得的宏基因組數(shù)據(jù)蝗拿，重建了幾種常見腸道細(xì)菌的宏基因組組裝基因組晾捏，以解決腸道部位特異性進(jìn)化問題。我們表明哀托，特定腸道部位的細(xì)菌菌株的基因組明顯不同惦辛，但又相互關(guān)聯(lián)，來自于一個(gè)單一的原始菌株定植多個(gè)位點(diǎn)仓手。我們還揭示了在這些腸道部位胖齐，凈化選擇是作用于人類宿主內(nèi)大腸桿菌基因組的主要進(jìn)化力量。重要的是嗽冒，在輔助基因水平上沒有檢測到位點(diǎn)特異性的適應(yīng)呀伙，這意味著這些共生菌很好地適應(yīng)了幾種宿主微細(xì)胞，因此可以高效地定殖多個(gè)腸道位點(diǎn)添坊。然而剿另，細(xì)菌的原位生長速度在腸道的不同部分有顯著差異。吸出樣品的宏基因組學(xué)可以揭示獨(dú)特的菌株和腸道組織特異性基因組信息贬蛙。這些信息對(duì)于了解細(xì)菌對(duì)胃腸道疾病的貢獻(xiàn)可能是至關(guān)重要的雨女。

提供了很多宏基因組MAGs分析的方法，包括

? 糞便和腔內(nèi)基因組間的單核苷酸多態(tài)性分析

? 進(jìn)化分析和dN/dS計(jì)算

? 基因獲得和丟失事件

? 質(zhì)粒的組裝和分析

? 跨多個(gè)宏基因組的小菌株鑒定及其跟蹤

用MetaCortex捕獲宏基因組組裝圖的變化

來自宏基因組樣本的連續(xù)序列的組裝提出了一個(gè)特殊的挑戰(zhàn)阳准，因?yàn)榇嬖诙鄠€(gè)物種氛堕，通常在不同的豐度水平密切相關(guān)。捕獲物種內(nèi)的多樣性溺职，例如岔擂，病毒單倍型或菌株水平的多樣性位喂，更具挑戰(zhàn)性浪耘。我們提出了MetaCortex，一種宏基因組匯編程序塑崖，通過在底層組裝圖中沿著組裝序列搜索局部變異的特征七冲，并以序列圖格式輸出這些序列，來捕獲種內(nèi)多樣性规婆。我們表明澜躺，MetaCortex在具有高水平菌株水平多樣性的模擬病毒群落和包含模擬菌株的模擬群落上產(chǎn)生的精確組裝具有更高的基因組覆蓋和鄰近性蝉稳，相比于是其他流行的宏基因組組裝程序。源代碼可從https://github.com/SR-Martin/metacortex免費(fèi)下載掘鄙，用C語言實(shí)現(xiàn)耘戚，在MacOS和Linux上支持。

Github主頁東西不多操漠，主要看這兒：https://metacortex.readthedocs.io/en/latest/index.html

一款宏基因組組裝工具收津，效果上展示出來的肯定是不錯(cuò)的，主要是能夠更精確的捕捉種內(nèi)多樣性浊伙，還有比較關(guān)注的就是運(yùn)行時(shí)間和內(nèi)存占用撞秋，比MEGAHIT慢，但是比metaSPAdes快不少（數(shù)據(jù)集構(gòu)成也有影響）