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全球海洋微生物群的结构和功能


研究背景


        微生物是地球上生化反应过程的主要实施者,但要绘制一个全球的功能多样性、群落结构及其生态系统依然是一个巨大的挑战。我们分析了来源于全球海洋上层和中层68个地点243个样本的7.2数据。


研究方法





研究结果



1 基因GO富集分析微生物群落组成。a:实验小鼠分组情况;b:14天的小鼠组织学评估大肠情况;c:宏基因组序列比对到属的数目;d:宏转录组序列比对到属的数目;e:宏基因组序列分布的主要属;f:宏转录组序列分布的主要属。1)全球海洋物种新的基因多样性。A:68个地点的分布图。B:243个样本的宏基因组测序、组装、基因测序;C:基因与样本的关系;D:139的原核生物富集样本的基因鉴定。





2 肠炎稳定状态时不同丰度的微生物属。a:DNA-seq与RNA-seq鉴定属的种类;b:RPM分布;c:相关性分析;d:DNA-seq主成分分析;e:RNA-seq主成分分析;f:重复样本的主成分分析;g: GSEA富集分析;h:GSEA富集得分分布;k:属差异丰度聚类热图。2)鉴定门级聚类分析。




3 海洋微生物的垂直分布。A:139个原核生物样本主成分分析;B:物种丰富度。





4 群落组成多样性的环境驱动因子。A:主成分分析;B:环境因子配对比较。





5 海洋微生物的功能结构。A:门级水平的分类变异要高于功能组成;B:EPI与MESO比较分析。





研究结论



       分析得到超过4000万个非冗余的基因序列,大部分都是新发现的来源于病毒、原核生物和微微型真核生物。使用139个原核生物密集的样本,我们发现了超过35000个物种,这些垂直分布于上层海水中的群落主要是受到温度的调控而非其他环境因子或者地形。我们获得了海洋微生物的主要功能并发现,虽然生态环境有很大的不同,仍有超过73%的微生物分布与人类肠道中的微生物一致。



参考文献



Structure and function of the global ocean microbiome. [Science, 2015]


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