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      新技術(shù)照亮了無法在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的微生物
      
			
      
				2019-05-22 09:56:38
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      在斯坦福大學(xué)，研究人員使用一種新的微流體分析系統(tǒng)從兩個(gè)黃石國家公園溫泉的樣本中提取29種新的微生物基因組(完整的遺傳物質(zhì))。他們?cè)诒Ａ魡渭?xì)胞分辨率的同時(shí)提取了基因組，這意味著他們知道遺傳物質(zhì)來自哪些細(xì)胞。這項(xiàng)工作是通過一種新技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，該技術(shù)將樣品分開以實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物遺傳物質(zhì)的準(zhǔn)確分析。具體而言，它提供了基因組功能和豐度的詳細(xì)信息。這項(xiàng)工作得到了新興技術(shù)機(jī)會(huì)計(jì)劃的啟動(dòng)，該計(jì)劃是美國能源部聯(lián)合基因組研究所(DOE JGI)的一部分，該機(jī)構(gòu)是美國能源部科學(xué)辦公室的用戶設(shè)施。
      

      新技術(shù)照亮了無法在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的微生物
      

      這項(xiàng)新技術(shù)揭示了微生物“暗物質(zhì)”，這是來自地球上大部分微生物多樣性的遺傳信息，這些信息尚未在實(shí)驗(yàn)室中生長。這些微生物生活在各種各樣的地方，如溫泉和沙漠，南極冰層下面和超級(jí)基金場的酸性礦井排水?？梢源_定微生物遺傳和代謝的工具將在生物能源，生物技術(shù)和環(huán)境研究等領(lǐng)域得到應(yīng)用。
      

      有超過50,000個(gè)微生物基因組DOE JGI的綜合微生物基因組可公開訪問的數(shù)據(jù)庫中的序列，其中許多已經(jīng)使用宏基因組測序和單細(xì)胞基因組學(xué)發(fā)現(xiàn)。盡管它們具有實(shí)用性，但這些測序和基因組學(xué)技術(shù)具有局限性：單細(xì)胞基因組擴(kuò)增是耗時(shí)的，通常是不完整的，并且如果環(huán)境樣品不太復(fù)雜，則宏基因組測序通常效果最好。在eLife，來自斯坦福大學(xué)的一組研究人員報(bào)告了基于微流體的微型宏基因組學(xué)方法的發(fā)展，以緩解這些挑戰(zhàn)。該技術(shù)首先通過使用微流體將其分離為96個(gè)子樣本(每個(gè)樣本具有5到10個(gè)細(xì)胞)來降低環(huán)境樣本的復(fù)雜性。然后，擴(kuò)增每個(gè)子樣品中細(xì)胞的基因組，并創(chuàng)建文庫以對(duì)這些微型宏基因組進(jìn)行測序。較小的子樣本可以保持單細(xì)胞分辨率以進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。來自許多子樣本的共現(xiàn)模式也可用于執(zhí)行與序列無關(guān)的基因組分組。該技術(shù)是通過DOE JGI的新興技術(shù)機(jī)會(huì)計(jì)劃提供的資源開發(fā)的，該計(jì)劃于2013年啟動(dòng)。
      

      JGI新興技術(shù)機(jī)會(huì)計(jì)劃的目標(biāo)是利用這些新技術(shù)解決能源和環(huán)境應(yīng)用問題，為DOE JGI用戶的高通量測序和分析增加價(jià)值。該團(tuán)隊(duì)使用合成微生物群體驗(yàn)證了該技術(shù)，然后將其應(yīng)用于黃石國家公園的Bijah和Mound溫泉的樣本。他們的研究結(jié)果表明，Mound Spring的微生物產(chǎn)生甲烷的可能性高于Bijah Spring的微生物。他們還從Bijah Spring發(fā)現(xiàn)了一種可以將亞硝酸鹽還原為氮的微生物基因組。應(yīng)用這項(xiàng)新技術(shù)額外的樣本點(diǎn)將增加迄今為止未具有特征的微生物能力范圍，具有潛在的DOE任務(wù)適用性。
      
			

			
        
      
			
      
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