Microbiome | 地铁微生物组:空气和表面细菌群落的季节动态和直接比较

推荐:江舜尧

编译:艾奥里亚

编辑:小菌菌

挪威国防研究所(Norwegian Defence Research Establishment)Jostein Gohli等人于2019年12月19日在Microbiome上发表题目为《The subway microbiome:seasonal dynamics and direct comparison of air and surface bacterial communities》的文章。该研究的基于在挪威Oslo城市的16个地铁站采集的设施表面和空气样本,通过对16S rRNA技术对细菌微生物进行分析对比,以确定独特和普遍存在的分类群,并量化这些样品基质的多样性差异。此外,基于地铁空气中的季节动态和设施表面细菌微生物,我们弥补了目前的知识缺口并提出两点假设:
(1)细菌微生物组成和多样性在季节之间存在显著性差异;
(2)在设施表面和空气中发现的细菌微生物在成分和多样性方面是不同的。本研究的发现,为更好的理解地铁中细菌群落组成和动态迈出了重要一步。

文章摘要

背景:公共交通环境(如地铁),对于微生物在人类和建筑环境中的传播,以及它们传播病原体和对大量人口影响的能力,都具有独特的重要性。为了更深入地了解地铁的微生物群动态,我们必须识别影响微生物组成的变量和特定生境特有的微生物。
方法:基于16S rRNA基因高通量测序,我们对挪威Oslo城市16个地铁站的空气和设施表面(书报亭、长凳以及栏杆)样本进行了分析,通过随机森林分类分析来识别季节之间和空气和表面之间的特征,随后进行深度多样性分析。
结果:空气和设施表面细菌群落之间以及不同季节之间存在显著差异。高度丰富的群体通常是无处不在的;然而,大量具有低流行率和丰度的分类仅存在一个样本基质或一个季节中。在大量科和属的水平上,我们发现了一些在空气样品中独一无二的微生物类群。在设施表面样品中,在空气样品中也很好地代表了所有高度丰富的菌群。这与对于整个数据集观察到的模式是一致的,即空气样本表现出更高显著性的样本内差异。此外,我们还观察到季节模式:春季和夏季的微生物多样性较高。温度对空气中的多样性具有很强的影响,而对设施表面多样性并未产生影响。样本间的多样性也显著地与空气/表面、季节和温度有关。
结论:这些结果提供了第一次空气和表面细菌微生物的直接比较,以及第一次使用不依赖于培养的方法来评估地铁中微生物的季节变化。虽然空气与地表和季节之间有很强的相似性,但我们发现某些分类群的多样性和丰度都有差异。这为更好的理解地铁中细菌群落组成和动态迈出了重要一步。

文中重要图片说明:

图1| 分类群概述。A代表门水平上丰度前15的微生物;B代表相对丰度>0.01的微生物热图。

图2| 跨季节和样品基质的扩增子序列变异(ASVS)的分布。A代表所有ASV;B代表仅包括流行率>4且丰度>10的ASV。

图3| Shannon指数多样性指数分析。

图4 | Bray-Curtis不同距离的分析。

表1 | 门、科以及属水平上空气样本和设施表面样本中丰度前20的微生物类群。

表2 | 季节随机森林分类模型。

表3 | 空气/地表随机森林分类模型。

表4 | Shannon多样性指数得分的最佳拟合模型。

表5 | 最适PERMANOVA模型,解释了56%的样本间的多样性。




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