通过微生物组分析推进认知

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　　一克肥沃的土壤中存在着数百万个生物，包括蚯蚓、线虫、螨虫、昆虫、真菌、细菌和放线菌等。精准医疗*土壤微生物组代表了一个高度多样且复杂的微生物群落，它对人类、动物以及环境健康的方方面面都有贡献。


　　本周在美国加利福尼亚州旧金山举行的2019年美国微生物学会会议上，Illumina与PerkinElmer扩大了他们在宏基因组学方面的合作。如今，这两个公司的自动化宏基因组测序工作流程可以让研究人员更准确地鉴定土壤的宏基因组种群，这些工作流程还可用于研究人类粪便样本中的微生物群。


　　探究土壤样本可以增加我们对土壤动态功能的理解，例如土壤对气候变化的反应或对农业发展的影响。然而，在土壤宏基因组的研究中，土壤微生物群落的生物多样性以及各种PCR（聚合酶链式反应）和文库制备抑制剂的存在，增加了进行新一代测序（NGS）所需的无偏差提取高质量DNA的难度。


　　宏基因组学是对宏基因组的研究，而宏基因组是指环境样本中所有微生物的群体基因组。宏基因组提供了特定环境的微生物多样性和生态学信息。鸟枪法宏基因组测序提供了一种无偏差方案，可替代基于扩增子的方法，评估无需培养的微生物群落的组成并预测其功能特征。


　　“外部因素，例如土地管理、作物轮作、农药和肥料的使用、温度以及pH都会影响土壤微生物群落。了解并鉴定土壤宏基因组种群可以调节植物性能，”PerkinElmer应用基因组学副总裁Masoud Toloue说道，“我们和Illumina一起开发了首个完全自动化的土壤样本制备、测序与分析工作流程，专门用于深入了解微生物组环境的变化。”


　　这个共同开发的工作流程可以提纯土壤样本中的DNA，用以检测包括细菌、真菌、病毒在内的多种生物。使用PerkinElmer的chemagic™360仪器提取土壤基因组DNA，随后使用Illumina Nextera™DNA Flex Library Prep Kit进行文库制备。然后在Illumina的NextSeq™550平台上进行测序，并用Illumina的BaseSpace Sequence Hub的软件应用程序进行数据分析。这种全面的端到端工作流程可为物种鉴定与功能分析生成高质量数据。


　　“传统工作流程具有局限性，而且大约百分之十的微生物是可培养的，因此土壤微生物的组成仍然有些神秘，”Illumina产品管理副总裁Kevin Meldrum说道，“许多物种还没有参考基因组，所以很难用现有的数据库和工具对这些物种进行检测，进而很难了解每个微生物种群全部的潜在功能，以及它们对人类与环境健康的重大影响。因此，我们非常高兴能和PerkinElmer合作，共同推出这套综合性工作流程。同时，我们将继续评估相关工具，帮助研究人员进一步研究微生物群落。”