西亞試劑：基因測(cè)序揭示北極海水微生物群體結(jié)構(gòu)

華盛頓大學(xué)的研究人員利用454測(cè)序平臺(tái)對(duì)16S RNA基因進(jìn)行測(cè)序，揭示出北極多年海冰和表層海水的微生物群體結(jié)構(gòu)。這一研究成果近日發(fā)表在微生物生態(tài)學(xué)權(quán)威雜志《國(guó)際微生物生態(tài)學(xué)會(huì)會(huì)刊》（The ISME Journal）上。

北極多年海冰（MYI）的急劇減少表明這種環(huán)境可能在100年后就會(huì)消失，取而代之的將是生態(tài)上完全不同的第一年冰（first-year ice）。為了更好地了解這種微生物多樣性喪失的影響，華盛頓大學(xué)海洋與天文生物學(xué)學(xué)院的Jeff S Bowman領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用454測(cè)序平臺(tái)，對(duì)北極附近的兩處多年海冰的微生物群落進(jìn)行了詳細(xì)的研究。

在瑞典破冰船奧登號(hào)在北冰洋上航行期間，研究人員在北冰洋中部采集了兩個(gè)多年海冰和三個(gè)海水樣本。在提取和純化之后，他們利用通用引物對(duì)16S rRNA基因進(jìn)行了擴(kuò)增。之后在454 GS FLX平臺(tái)上對(duì)擴(kuò)增后的DNA進(jìn)行了測(cè)序，平均讀長(zhǎng)約200 bp。

研究人員將多年海冰與周圍的表面海水進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)兩者有著很大的差異。在30個(gè)可鑒定的目中，只有10個(gè)存在于兩種環(huán)境中。令人吃驚的是，盡管多年海冰的微生物群落豐富度有所下降，但多樣性與海水相當(dāng)。藍(lán)藻這種微生物也是第一次在北極海冰中觀察到。此外，一些過去未曾報(bào)道的低豐度進(jìn)化枝也存在于海冰中。

研究人員假設(shè)，這種高水平的多樣性可能是因?yàn)槎嗄旰１鶢I(yíng)養(yǎng)物環(huán)境的“繁榮-蕭條”，初級(jí)生產(chǎn)、鹽水排水等提供了微生物生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)物的強(qiáng)烈季節(jié)性變化。此外，多年海冰環(huán)境的持久也在本次研究中，研究人員使用了“中等深度”的測(cè)序，每個(gè)樣品只產(chǎn)生了數(shù)千個(gè)讀取。這種方法僅需要測(cè)序運(yùn)行的一小部分，卻能定量評(píng)估海冰中的微生物群落結(jié)構(gòu)。

海洋中存在著豐富的微生物，但是研究手段的限制成為當(dāng)代環(huán)境微生物學(xué)研究和海洋資源開發(fā)的障礙。

幾年前，哈佛大學(xué)的研究人員也采用454測(cè)序法檢測(cè)了深海中微生物多樣性。研究結(jié)果表明，北大西洋海底和熱泉中的微生物比以前報(bào)道環(huán)境中的數(shù)量要高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，且比后者要復(fù)雜的多。這些原始的微生物為新的基因組數(shù)據(jù)更新提供了無窮的資源