GENOME BIOL | 结合宏基因组和可培养技术分离新型肠道双歧杆菌
推荐：江舜尧
编译：杜如冰
编辑：董小橙
帕尔玛大学的Gabriele Andrea Lugli等人于2019年5月16日在《Genome Biology》发表题目为《Isolation of novel gut bifidobacteria using a combination of metagenomic and cultivation approaches》的文章，该研究对研究动物肠道微生态中的暗物质具有重要的推动作用。
文章摘要
研究背景：肠道微生物与宿主的健康具有密切的关系，为揭示微生物与宿主之间的相关作用，众多研究致力于从肠道系统中鉴定新型物种。宏基因组技术为研究复杂微生物的物种结构以及基因组成提供了有效工具，本研究报道了如何结合宏基因组鸟枪测序技术（WMGS）和可培养技术从动物粪便中分离出新型双歧杆菌。
结果：本研究选择Callithrix，Callimico和Bos的粪便作为实验样本，通过宏基因组鸟枪测序共获得79,000,000条reads，计算发现双歧杆菌属在Callithrix，Callimico和Bos样本中的含量分别为22.3%，25%和0.1%。因此，根据相对丰度，选择Callithrix和Callimico的测序结果进行进一步拼接、组装和注释，其中属于Bifidobacterium属的contigs超过800条。通过数据库比对筛选，获得435条未被比对到确定双歧杆菌种的contigs。通过Glycosyl Hydrolase数据库注释发现未注释的contigs中含有阿拉伯半乳糖、普鲁兰、淀粉和木聚糖相关的糖苷水解酶。以上述四种多糖为唯一底物，在Callithrix，Callimico样本中筛选得到两株新型双歧杆菌，分别命名为Bifidobacterium2028B和Bifidobacterium 2034B。全基因组测序显示2028B基因组大小为2.96Mb，2034B的基因组大小为2.61Mb，并且发现在多糖培养基中的生长情况优于葡萄糖。通过ANI（Average Nucleotide Identity）分析和全基因组序列分析发现Bifidobacterium 2028B与Bifidobacterium vansindereniiLMG 30126,相近，Bifidobacterium 2034B与Bifidobacterium biavatiiDSM 23969相近。
主要结论：本研究演示了如何利用宏基因组技术筛选新型物种，为深入研究哺乳动物肠道微生物暗物质提供新思路。
关键词：基因组学，宏基因组学，微生物组，人类肠道共生体
文中主要图片说明
图1 鉴定新型双歧杆菌菌株。a：Callithrix，Callimico和Bos样本中物种组成及其相对丰度（仅展示相对丰度>0.2%的属）。b：测序样本中新型双歧杆菌的基因丰度，y轴表示碱基对含量（bp），蓝色代表全部双歧杆菌属的碱基对含量，绿色代表新型双歧杆菌菌株的碱基对含量。c：Callimico和Callithrix测序样本中未被分类的双歧杆菌序列中GH酶的种类以及相对丰度。d：Bifidobacterium 2028B和Bifidobacterium 2034B基因组圈图，外圈表示基因组内的基因位置，内圈表示G+C%变异和GC偏移（G-C/G+C）。e：Bifidobacterium 2034B基因组中普鲁兰酶基因的位置，测序覆盖度以及与宏基因组测序结果的一致性。
图2 基于233个核心基因组构建进化树，233核心基因组通过比对69株双歧杆菌标准菌株和2株新型双歧杆菌株的基因组获得。颜色表示不同的系统发育群，共划分出10个系统发育群。进化树基于近邻相接法绘制，以Scardovia inopinataJCM 12537作为外群。
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