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为解决韩国沼气生产中微生物群落认知不足的问题，研究人员开展了韩国五个全规模中温沼气反应器宏基因组研究。他们构建 401 个宏基因组组装基因组（MAGs），发现 187 个高质量 MAGs。这有助于理解沼气微生物群落，推动可持续沼气生产。
在当今追求可持续发展的时代，能源问题备受关注。沼气作为一种清洁能源，通过有机废物的厌氧消化（Anaerobic Digestion，AD）产生，在促进可持续发展和闭合碳循环方面发挥着关键作用。过去十年间，全球对产沼气微生物群落的研究不断深入，我们对微生物多样性和代谢途径的了解取得了显著进展。然而，仍存在大量知识空白，比如在韩国等国家，对于参与沼气生产的特定微生物群落，人们知之甚少。
为了填补这一知识空白，来自汉阳大学（Department of Chemical Engineering, Hanyang University）的研究人员勇挑重担，开展了一项极具价值的研究。他们的研究成果发表在《Scientific Data》上，为该领域带来了新的曙光。
研究人员从位于韩国四个地区的五个全规模中温沼气反应器（温度范围 35 - 40°C）中采集样本，这些地区分别是利川（Ichon）、群山（Gunsan）、中浪（Jungrang）和安阳（Anyang）。通过一系列复杂且精密的研究，他们收获颇丰。研究人员成功构建了 401 个宏基因组组装基因组（Metagenome-Assembled Genomes，MAGs），这些 MAGs 源自 110 GB 的原始 DNA 序列，其中包含 42,301 个注释基因。令人惊喜的是，根据最低限度宏基因组组装基因组信息（Minimum Information about Metagenome-Assembled Genome，MIMAG）标准，有 187 个 MAGs（占 46.7%）被归类为高质量基因组。这些成果意义非凡，极大地促进了人们对特定沼气微生物群落的理解，为未来可持续沼气生产的研究和发展提供了重要资源。
在研究过程中，研究人员运用了多个关键技术方法。样本采集后，他们使用 Fast DNATM Spin Kit for soil 提取基因组 DNA，经浓度测定后，利用 NovaSeq 6000 平台进行测序。测序数据经过一系列质量评估和处理，使用多种软件进行比对和筛选。之后，采用 metaSPAdes、MEGAHIT 和 IDBA - UD 等不同组装器进行宏基因组组装，再通过特定软件将组装得到的重叠群（contigs）分组为 MAGs，并对其进行质量评估、注释和分类。
下面来详细看看研究结果。在样本采集与处理方面，研究人员在 2022 年 8 月至 2023 年 8 月期间，从稳定运行的沼气反应器中采集样本，采集后迅速存储在密封袋并冷冻于 - 80°C，以保持样本的厌氧环境，确保实验结果的准确性。在 DNA 提取、测序和质量评估阶段，研究人员严格按照试剂盒说明提取 DNA，测定浓度后进行测序。测序得到的原始数据经过 JGI RQCFilter 管道修剪，使用 FastQC 和 Trimmomatic 进一步检查和去除低质量及污染数据，保证数据的高质量。宏基因组组装环节，研究人员尝试多种组装器，经评估后，除样本 A 适合 MEGAHIT v1.2.9 - Meta - large 组装器外，其他样本最佳组装器为 MEGAHIT v1.2.9 - Meta - sensitive，为后续分析奠定基础。MAGs 生成、质量评估和注释过程中，研究人员将组装得到的 contigs 用 MaxBin2 和 CONCOCT 分组，经 DAS Tool 优化，再用 CheckM 评估质量，最终得到高质量 MAGs 并进行注释和分类。在系统发育分析方面，研究人员利用 49 个核心直系同源群（COG）基因家族构建系统发育树，深入探究微生物之间的进化关系。
综合来看，这项研究通过对韩国中温沼气反应器宏基因组的深入剖析，揭示了微生物群落的组成和功能。研究结果为优化沼气生产过程提供了理论依据，有助于提高沼气产量和生产效率，推动可持续能源发展。同时，研究中所运用的技术方法和研究思路，也为其他类似研究提供了宝贵的参考范例，在微生物生态学和可持续能源领域具有重要的应用和推广价值 。
