DSMG-Chip：一种高通量退化qPCR芯片，用于在多种环境中分析微生物DMSP及相关有机硫代谢基因的分布

《Environmental Science & Technology》：DSMG-Chip: A High-Throughput Degenerate qPCR Chip for Profiling Microbial DMSP and Related Organic Sulfur Metabolic Genes in Diverse Environments

本研究开发了一种高通量qPCR芯片（DSMG-chip），用于定量检测有机硫代谢相关基因及DMSP的绝对丰度。实验验证了芯片的高特异性（85.34%）、高效扩增（均值0.771）和与常规qPCR的强相关性（r=0.914）。该工具成功揭示了太平洋海域海水及沉积物中DMSP代谢的多样性，明确了甲硫基（MeSH）甲基化途径（mddA基因）的作用。

有机硫循环涉及微生物对二甲基硫代丙酸（DMSP）的活性转化，生成具有气候活性的气体二甲基硫（DMS）及其他化合物。由于缺乏快速且准确的方法来量化DMSP的代谢潜力，人们难以更深入地理解这一循环过程。我们开发了一种高通量定量PCR（HT-qPCR）芯片——DSMG-chip，用于测定DMSP及其相关有机硫代谢基因的绝对丰度。DSMG-chip包含42组简并引物，针对27个有机硫代谢基因，并以16S rRNA基因作为参考基因，能够同时检测41个环境样本。计算机模拟分析表明，该芯片具有广泛的分类学覆盖范围（1.4–91.3%，涵盖12个门和275个属）和高特异性（44.4–100%，平均值为85.34%）。使用传统PCR、qPCR和HT-qPCR进行的验证实验证实了这些引物的严格特异性、稳健的扩增效率（0.677至0.997，平均值为0.771）以及出色的准确性，其结果与传统qPCR方法高度一致（皮尔逊相关系数r = 0.914）。最后，应用DSMG-chip准确反映了不同海水和沉积物样本中DMSP代谢的变化情况，突显了太平洋海水中的活跃微生物DMSP循环过程，以及沉积物中甲硫醇（MeSH）甲基化途径（通过mddA）的贡献。我们的研究结果为研究有机硫循环提供了一种强大而新颖的工具。