Sci Rep提出令人惊讶的新观点：鸟枪法测序的重大缺陷

　　——研究人员指出，通常被认为是优选技术的鸟枪测序方法可能存在重大缺陷，在进行宏基因组分析中会大大低估环境中的多样性。

生物通报道：美国自然历史博物馆（AMNH）的一组研究人员发现，通常用于宏基因组学分析的两种测序方法在进行了解相对较少的微生物群落序列分析时，会出现不同的结果。这项研究表明一般被认为是表征微生物群落优良方法的鸟枪法检测到的多样性，要比扩增子测序(Amplicon seq)方法少得多，并且在进行淡水细菌样本分析时会丢失整个物种门。

密歇根州州立大学分子微生物生态学家James Cole（未参与该项研究）说，“居然有如此大的差异，这令人非常惊讶。这为利用此类方法进行研究的研究人员提出了一个警告。”

扩增子测序方法是通过设计感兴趣的基因组区域的引物，再进行PCR扩增，将目标区域DNA富集后进行高通量测序的研究策略。这种方法是基于单个序列（细菌16S rRNA高度保守的基因）将样品与已知微生物分类群进行匹配，而鸟枪法则是采用的一种全基因组的方法，靶向随机微生物DNA片段，通过常见序列或者进化特异性标记基因将结果与数据库进行比对。

这两种方法都比较常见，但在一些目前较多研究的领域，比如肠道微生物组研究中，科学家们认为鸟枪法测序能识别出更多的微生物多样性，因为这种方法基于的基因组部分较多，由此产生的数据也更多。

但是在这篇文章中研究人员得出了不同的结论——AMNH研究组在分析巴西多个泛滥平原地区的基因组学项目数据时，发现他们有足够的样本能进行多种评估方法分析，“我们想，hey，现在我们可以比较扩增子测序和鸟枪测序方法了，不过我们以为鸟枪法会具有同样优势，或者更好”文章作者这一，Michael Tessler说。

然而令人惊讶的是，研究人员发现针对巴西水样的检测中，鸟枪测序只鉴定出了扩增子测序鉴定出的不到50％的分类门。此外，扩增子方法尽管只使用了一小部分的DNA，但却多检测到了27％的科。

“这是非常惊人，”Tessler说，而且鸟枪法测序发现的分类群分布也存在差异，“不仅门和科较少，而且只有几个占主导地位的科。”

研究人员认为鸟枪法测序出现的这种缺陷在于研究数据，比较于扩增子测序的16S rRNA基因数据库，“我们有一个巨大的16S数据库”，作者之一，纽约市立大学生物学助理教授Mercer Brugler解释说，而鸟枪法测序通常用的数据库在这种独特的环境中的可用基因组相对有限。

对于特定的环境，数据库的完整性将决定了微生物序列如何通过不同的方法被分类。

Cole也指出，任何对鸟枪法的评估都必须在一个正在迅速演变的背景下进行。 “所有这些工具都需要不断发展，在这一研究领域成果发布的时候，这一结果可能就过时了”。

Brugler赞成这一观点，他认为“我们的调查结果也将会发生变化，”他补充说，目前这一研究组正在计划检测其它数据库。

同时，这两种方法会得到不同的结果这一结论也表明，研究人员在选用任何一种测序方法时，应该避免“过度自信”，特别是对于研究较少的系统。

（生物通：万纹）

原文检索：

M. Tessler et al., “Large-scale differences in microbial diversity discovery between 16S amplicon and shotgun sequencing,” Scientific Reports, 7:6589, 2017.