宏基因组测序获得1000种海洋病毒遗传序列

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2014年01月17日 来源:生物通

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  在最近的《PLOS Genetics》杂志上发表的一项研究中,研究人员利用宏基因组测序技术,测定了超过1000种海洋病毒的遗传序列。通过这种方法,研究人员发现了208种新的海洋噬菌体。

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   原核生物包含非常大的基因库(泛基因组,pan-genome),因为很难获得足够多的培养代表,因此它们的研究受到了一定限制。原核生物的病毒——也称为噬菌体,可以部分地反映这一基因组多样性。
   由西班牙Miguel Hernández大学的微生物学教授Francisco Rodríguez Valera带领的研究团队,发现了一种方法可以绕开纯粹培养带来的限制,来获得噬菌体的基因组。他们从正在遭受活性病毒攻击的自然环境中,获取了大量insert clones(fosmids)。这使得研究人员能够将海洋噬菌体基因组的数量放大三倍,同样也可以应用到其它生境中,能够更好地理解地球上这些数量最大和最鲜为人知的生物体。
   原核生物包含非常大的基因库(泛基因组,pan-genome),因为很难获得足够多的培养代表,因此它们的研究受到了一定限制。原核生物的病毒——也称为噬菌体,可以部分地反映这一基因组多样性。
   由西班牙Miguel Hernández大学的微生物学教授Francisco Rodríguez Valera带领的研究团队,发现了一种方法可以绕开纯粹培养带来的限制,来获得噬菌体的基因组。他们从正在遭受活性病毒攻击的自然环境中,获取了大量insert clones(fosmids)。这使得研究人员能够将海洋噬菌体基因组的数量放大三倍,同样也可以应用到其它生境中,能够更好地理解地球上这些数量最大和最鲜为人知的生物体。
   这项研究成果发表在最近的《PLOS Genetics》杂志上,报道了超过1000种海洋病毒的遗传序列,为海洋病毒知识做出了一定的贡献。
   在这项研究中,研究人员采用先进的测序技术,描述了这些海洋病毒的超过1000个基因组。这个研究团队的成员们,花了数年时间,调查研究西班牙阿里坎特市附近的地中海微生物,阿里坎特和地中海的阿里坎特湾相邻,是西班牙东南部的港口城市,这里已经成为世界同一水平上最著名的地区。
   这项研究所获得的知识,可以使我们更好地了解占地球表面的75%的海洋的生物功能。此外,该研究所用的方法,使全球的生物学家们能够进一步研究这些未知的微生物,可能还会增加新的抗生素和感兴趣药物的发现机会。
   海洋病毒是一个伟大的科学奥秘。在开放的海洋中,几乎没有营养,每毫升海水中约有1千万种病毒。事实上,海洋病毒是最丰富的海洋生物,不仅仅是因为它们的数量。它的估测生物量,相当于7.5亿个蓝鲸副本。尽管它们的体积很小,但它们排成一队的长度,相当于银河系大小的100倍。它们是星球上最大的遗传多样性库,因为很难在实验室中生长,因此到目前为止,它们几乎不为人所知。
   研究人员从阿里坎特沿海50米深处取得海水,构建了fosmid文库。采用Illumina PE进行测序。通过这种方法,研究人员发现了208种新的海洋噬菌体。这些基因组的多样性非常显著,产生了21个尾噬菌体基因组群,其中有10个是全新的。以测序为基础的方法,使寄主能够分配到很多这些组群中。这些预测的寄主,代表着多种多样的重要海洋原核微生物,像蓝藻细菌(Cyanobacteria)SAR11和SAR116分枝,还有新描述的低GC放线菌(Actinobacteria)。(生物通:王英)

生物通推荐原文摘要:
Expanding the Marine Virosphere Using Metagenomics
Abstract: Viruses infecting prokaryotic cells (phages) are the most abundant entities of the biosphere and contain a largely uncharted wealth of genomic diversity. They play a critical role in the biology of their hosts and in ecosystem functioning at large. The classical approaches studying phages require isolation from a pure culture of the host. Direct sequencing approaches have been hampered by the small amounts of phage DNA present in most natural habitats and the difficulty in applying meta-omic approaches, such as annotation of small reads and assembly. Serendipitously, it has been discovered that cellular metagenomes of highly productive ocean waters (the deep chlorophyll maximum) contain significant amounts of viral DNA derived from cells undergoing the lytic cycle. We have taken advantage of this phenomenon to retrieve metagenomic fosmids containing viral DNA from a Mediterranean deep chlorophyll maximum sample. This method allowed description of complete genomes of 208 new marine phages. The diversity of these genomes was remarkable, contributing 21 genomic groups of tailed bacteriophages of which 10 are completely new. Sequence based methods have allowed host assignment to many of them. These predicted hosts represent a wide variety of important marine prokaryotic microbes like members of SAR11 and SAR116 clades, Cyanobacteria and also the newly described low GC Actinobacteria. A metavirome constructed from the same habitat showed that many of the new phage genomes were abundantly represented. Furthermore, other available metaviromes also indicated that some of the new phages are globally distributed in low to medium latitude ocean waters. The availability of many genomes from the same sample allows a direct approach to viral population genomics confirming the remarkable mosaicism of phage genomes.

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