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为解决澳大利亚微生物组计划土壤真菌数据集的偏差问题，研究人员重新分析数据，提供可靠数据集助力相关研究。
土壤，这个看似平凡的物质，其实是地球上一个充满神秘的微观世界。在土壤中，生活着数量庞大、种类繁多的微生物，其中土壤真菌扮演着极为重要的角色。它们不仅是土壤碳和养分循环的主要驱动力，通过稳定地供应可用养分来维持植物生长，还影响着植物的多样性、分布和生产力。例如，菌根真菌（Mycorrhizal fungi）能促进植物对养分的吸收、增强植物的抗病能力，进而提升整个生态系统的健康水平；不过，土壤中的真菌病原体也可能对全球粮食安全和生态系统的恢复力构成威胁。
然而，想要深入了解土壤真菌的奥秘并非易事。真菌种类繁多，许多真菌个体微小，难以用肉眼察觉。传统的观测方法，要么只能关注那些能产生可见繁殖结构（如蘑菇）的真菌，要么局限于能在实验室条件下分离和培养的真菌，这使得大量真菌未被发现。直到高通量 DNA 测序方法，尤其是 DNA 条形码（DNA metabarcoding）技术出现，人们才得以更深入地探索真菌的多样性。
澳大利亚微生物组计划（Australian Microbiome Initiative）致力于微生物组研究，它生成了一个涵盖澳大利亚和南极洲多种生态系统、超过 2000 个样地的广泛土壤真菌 DNA 条形码数据集。但这个数据集存在不少问题，在从样本采集到生物信息学分析的各个环节，都可能出现序列假象（如生物污染、文库制备时的嵌合体形成、测序错误等）。这些问题导致物种多样性估计不准确，还出现了错误的分类鉴定。例如，在整合到生物多样性平台时，出现了误导性的外来鹅膏菌属（Amanita）物种记录，以及在南极洲发现了实际上并不存在的外生菌根真菌记录。为了解决这些问题，来自拉筹伯大学（La Trobe University）等机构的研究人员对澳大利亚微生物组计划的所有表层土壤（0 - 10 cm）样本的 ITS 数据进行了细致的重新分析，并将研究成果发表在《Scientific Data》上。
研究人员开展的这项研究中，主要用到了以下关键技术方法：首先，从澳大利亚微生物组计划的数据库中检索 ITS 扩增子数据作为样本队列来源。然后，采用一系列生物信息学手段，包括使用 Trimmomatic 软件修剪序列以提高质量，利用 ITSxpress 提取 ITS1 区域，通过 DADA2 进行去噪处理，运用 VSEARCH 去除嵌合体等。此外，还使用 DNAbarcoder 预测分类学相似性得分截断值，进行分类学和特征分配，并将环境预测因子进行整理补充到样本元数据中。
下面来看看具体的研究结果：
- 数据处理的影响：研究发现，ITS1 区域长度会影响真菌检测。由于实验中无法合并互补的正向和反向序列，丢弃部分 ITS1 序列虽然保守，但可能会排除长 ITS1 区域的真菌类群，导致假阴性和多样性低估。在丰度过滤方面，提高 OTU 过滤阈值会使担子菌门（Basidiomycota）的优势 OTU 更受青睐，而早期分化的真菌类群则受到歧视，所选的 0.1% 样本和 0.5% 文库过滤阈值会高估担子菌门 OTU 的比例丰富度。测序深度方面，澳大利亚样本的测序深度对 OTU 丰富度影响较小，而南极样本中测序深度能解释 8.5% 的 OTU 丰富度变化，这意味着在分析澳大利亚样本时无需对原始样本进行稀疏化处理，而分析南极样本时可将对数转换后的测序深度作为协变量纳入模型。此外，霉菌（Mortierellales、Umbelopsidales 和 Trichoderma）相对丰度对 OTU 丰富度有影响，当霉菌相对丰度大于中位数时，会解释 10.1% 的 OTU 丰富度变化，去除霉菌相对丰度高于 35% 的样本后，这种影响会大幅降低。
- 空间验证：研究人员利用南极样本评估索引切换率，发现当代数据集在南极未检测到外生菌根 OTU，而历史数据集存在大量外生菌根 ASV 记录，这表明历史数据集可能存在因索引切换导致的错误分布。在分类学准确性上，当代数据集的分类学注释更保守但更可靠，例如在对 Ustilaginomycetes 类真菌的鉴定中，当代数据集识别出的物种和属更少，但序列与注释的相似度更高。对于 Amanita 属真菌，当代数据集通过追踪标本来源和分布验证了注释的可靠性。在物种分布模型（SDMs）性能评估中，基于当代数据集的模型在预测两种兰花菌根真菌的分布时，表现出更合理的结果，与已知的宿主分布更匹配。
总的来说，研究人员重新分析澳大利亚微生物组计划的土壤真菌数据集，建立了详细且可重复的生物信息学流程，提供了一个可靠的数据集。该数据集可直接用于澳大利亚和南极洲土壤真菌的检测和生态建模，有助于推动真菌生态学和保护研究。不过，研究也存在一定局限性，如保守的质量过滤方法可能导致真菌多样性的低估和假阴性结果。但这一研究成果为后续的真菌研究奠定了坚实基础，强烈建议将该数据集整合到生物多样性平台中，以促进从局部到全球尺度的真菌生物多样性和生态学研究的发展。
