Microbiome | 菌株水平揭示洄游大西洋鳕鱼肠道菌群
挪威北极圈大学理工学院化学系和生物信息学中心Typhaine Le Doujet和Peik Haugen等人于2019年4月17日在国际微生物权威期刊《Microbiome》上发表题目为《Closely-related Photobacterium strains comprise the majority of bacteria in the gut of migrating Atlantic cod (Gadus morhua)》的文章。该文章首次利用鸟枪法测序对6种具有代表性的洄游大西洋鳕鱼的肠道微生物群进行了表征。通过还原宏基因组组装基因组（MAGs），研究人员在详细的分类水平（如物种或菌株水平）上，发现与发光杆菌属（弧菌科）密切相关的菌株是大西洋鳕鱼肠道中最丰富的细菌。最后，研究人员还构建了肠道微生物群的功能概况，可以在未来的研究中作为一个开采商业上感兴趣的冷活性酶的平台。
文章摘要
研究背景:大西洋鳕鱼（Gadus morhua），也被称为东北北极鳕，洄游大西洋鳕鱼，或简称“skrei”，主要生活在巴伦支海和斯瓦尔巴特群岛水域，每年周期性地洄游到挪威海岸，以便在冬末产卵。它是世界上最大的大西洋鳕鱼种群，其种群与挪威沿海鳕鱼（或称“峡湾”鳕鱼）截然不同。尽管洄游大西洋鳕鱼具有非常重要的生物学、经济和文化价值，但目前对其相关微生物群的了解非常有限。利用鸟枪宏基因组学和宏蛋白质组学方法，我们在这里介绍了其肠道微生物群、其中最丰富细菌物种的还原宏基因组组装基因组（MAGs）、基于DNA的功能图谱以及在挪威特罗姆群岛以外的开阔海域的产卵区捕获的大西洋鳕鱼标本的宏蛋白组。
结果：我们的分析确定了从6个洄游大西洋鳕鱼的粪便中分离出的268个细菌家族。最丰富的科是弧菌科（52%；除去未分类reads，则为83%），其中发光杆菌属占绝大多数。宏基因组组装基因组的恢复提供了进一步的细节，并表明从明亮发光杆菌分枝中获得的几个与发光杆菌属密切相关的菌株是其最丰富的细菌。基于基因组的功能分析表明，最丰富的功能子系统是“碳水化合物”、“氨基酸和衍生物”、“蛋白质代谢”、“辅因子、维生素、假体、基团和色素”；以及“DNA代谢”，这与其他海洋生物肠道微生物群的研究相一致。最后，基于质谱的宏蛋白组学数据显示，“蛋白质代谢”功能类别比基于基因组的功能概况高度高估（3倍），这表明细菌胞质溶胶富含核糖体蛋白质。
结论：本文首次利用鸟枪测序和还原宏基因组组装基因组（MAGs）对洄游大西洋鳕鱼肠道细菌多样性进行了研究。其中最丰富的细菌属于发光杆菌属（弧菌科）。我们还构建了肠道微生物群的功能概况，可以在未来的研究中作为一个开采商业上感兴趣的冷活性酶的平台。
关键词：大西洋鳕鱼，Skrei，食鱼性，微生物群，微生物组，外来的，宏基因组组装基因组（MAGs）
文中主要图片说明
图1 |所有研究样本中洄游大西洋鳕鱼及其核心微生物群在胃肠道科水平上的微生物多样性图示。a，构建条形图可视化显示6个粪便样本（包括3个雄性（MBRG-29、MBRG-35和MBRG-36）和3个雌性（MBRG-30、MBRG-38和MBRG-44）中确定的11个最丰富的科。b，基于Megan6的所有6个样本中最丰富属（核心微生物群）的柱状图。
图2 | ezTree识别的基于标记基因数据库的最大似然树。
图3 |比较还原宏基因组组装基因组(bins)和下载的参考基因组。a，两种还原宏基因组组装基因组(bins)与P. iliopiscariumATCC-51760参考基因组的比较。b，一种还原宏基因组组装基因组(bins)与A. salmonicida LFI1238参考基因组的比较。
图4 | 功能分析图谱显示基于SUPER-FOCUS的6个洄游大西洋鳕鱼粪便样本1级SEED子系统相对丰度。
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