【原】微刊：三代全长16s扩增子——环境多样性研究的明星

在微生物研究领域，PacBio三代全长的时代已经来临，如果你还没用过那就太可惜了！

要问三代有什么好，那我可得说道说道。

相比于传统二代Illumina平台测序，PacBio Sequel lle 平台获得的序列更长，信息量更多更准确！高精准鉴定，使“种”水平实现了大幅提升；PCR扩增无GC偏好性再加上V1-V9全区域测序，使数据更准确更真实的还原微生物群落结构。

口说无凭，让我们来看一些三代全长扩增子的优秀案例吧~

Journal of Affective Disorders

译名：全长16S揭示抗疫一线医护人员之肠道菌群的失调与应激

时间：2022-1

期刊：Journal of Affective Disorders

影响因子：6.533

DOI：10.1016/j.jad.2022.02.024

微生物-肠道-大脑轴是一个被长期的应激源干扰而产生大脑和行为障碍的关键途径。与新冠肺炎（COVID-19）作斗争的一线医护人员（FHWs）通常会经历压力事件并表现出一些精神症状，肠道微生物群在这种压力引起的精神问题中的作用仍不清楚。本研究的主要研究对象为在中国武汉隔离病房与COVID-19抗争两个月的71名一线医护人员（FHWs）和在常规医院治疗非COVID-19感染患者的104名二线医护人员（SHWs）通过16S rRNA全长测序研究了新冠一线抗疫的医护人员心理压力与肠道微生物群落之间的关系。

结论：

1、应激事件在FHW中诱发了显著的抑郁、焦虑和压力，并破坏了肠道微生物组；肠道微生态失调持续了至少半年。

2、在半年的随访中，不同的微生物遵循不同的轨迹。与心理健康相关的微生物主要是栖粪杆菌属和挑剔真杆菌。

3、预测模型表明，两个月的一线工作后，某未培养霍氏真杆菌与高丰度的埃氏拟杆菌是FHW创伤后应激症状再次出现的重要决定因素。

4、抗疫应激会诱导一线医护人员肠道微生物菌群紊乱和与其相关的创伤后应激症状。为理解应激性精神障碍的肠道菌群特征，以及寻找潜在干预靶点，带来新启示。

图1 压力事件会导致严重的精神症状，并破坏FHWs中的肠道微生物组

图2 心理影响的纵向变化与抗疫医护人员的肠道微生物群相关

Science of The Total Environment

经典文献1：

译名：污染场地土壤中真菌主导微生物网络的复杂性:基于全长测序的高精度群落分析

时间：2023-2

期刊：Science of The Total Environment

影响因子：10.753

DOI：10.1016/j.scitotenv.2022.160563

   在过去十年中，污染场地土壤中微生物群落的表征主要通过高通量短读长扩增子测序来完成。但由于16S rRNA和ITS基因扩增子序列的相似性，短读长方法限制了种水平的分析。文章对鞍山和台州的6个土壤样本同时进行了16S、ITS全长测序，以及16S V3-V4、ITS短读长扩增子测序，从高分辨率的角度阐明受污染土壤中不同微生物类群的群落组成和生态状况。

结论：

1、全长 16S rRNA 基因测序为各级细菌鉴定提供了更好的分辨率，在某些样品中的真菌鉴定上没有显着差异。

2、全长扩增子获得丰富的分类单元数据，对构建微生物共现网络至关重要，高山被孢霉、立枯病镰刀菌、Mrakia frigida和Chaetomium homopilatum等是关键物种。

3、重金属与微生物群落显着相关，细菌群落及其丰富的类群由确定性过程组装而成，而其他类群则以随机性过程为主。

4、这些发现有助于了解污染场地土壤生态系统中的生态机制和微生物相互作用，并证明全长测序有可能提供微生物群落的更多细节。

图3 污染场地土壤不同亚群落的分类和功能组成

图4 Pacbio (P)和Illumina (I)平台α-多样性(a, d)和β-多样性(b, c, e, f)的比较

图5 环境因子与微生物群落的关系及群落聚集机制

Science of The Total Environment

经典文献2

译名：食物供应导致两种野生金丝猴的肠道微生物群在功能上而非组成上趋同

时间：2023.2

期刊：Science of The Total Environment

影响因子：10.753

DOI：10.1016/j.scitotenv.2022.159957

相似饮食摄入导致不同系统发育动物肠道微生物组成和功能的趋同。考虑到肠道微生物组的功能冗余，目前尚不清楚同步是否只发生在它们的功能上，而不在组成上，此现象即使是在食用类似饮食的系统发育接近的动物中也是如此。本文章对四川省白河国家级自然保护区的川金丝猴野生种群进行半供应试验，供应前后分别采集了30个和2x15个粪便样本，通过全长16S rRNA扩增子和宏基因组测序调查由于食物供应引起的肠道微生物群的变化。

结论：

1、结合作者之前对野生滇金丝猴的研究结果，发现人工食物（如苹果、胡萝卜和花生）会影响肠道微生物组，并且同步仅发生在其功能和抗生素抗性基因群落中，反映其生态功能冗余。

2、鉴于目前的发现（例如，益生菌的耗竭、肠道微生物群落的微生态失调以及抗生素耐药性基因谱的变化），人为干扰（例如，食物供应）将对宿主健康产生潜在的负面影响。因此，应该从肠道微生物多样性的角度重新考虑人类在动物保护方面的活动。

图6 野生川金丝猴群体肠道微生物组成由全长16S rRNA基因序列确定

图7 全长16S rRNA测的三组间肠道菌群相对丰度差异显著

图8 川金丝猴3个类群15个宏基因组的耐药基因(ARGs)谱

参考文献

1.Stressful events induce long-term gut microbiota dysbiosis and associated post-traumatic stress symptoms in healthcare workers fighting against COVID-19. J Affect Disord, 2022.

2.Abundant fungi dominate the complexity of microbial networks in soil of contaminated site: High-precision community analysis by full-length sequencing. Sci Total Environ, 2023.

3.Food provisioning results in functional, but not compositional, convergence of the gut microbiomes of two wild Rhinopithecus species: Evidence of functional redundancy in the gut microbiome. Sci Total Environ, 2023.