欧洲海洋组学生物多样性观测网络(EMO BON)首次发布水体和沉积物样本的宏基因组测序数据

为解决海洋生物多样性监测标准化和数据共享问题，欧洲海洋生物资源中心(EMBRC)主导建立了欧洲海洋组学生物多样性观测网络(EMO BON)，通过标准化采样和FAIR数据原则，首次发布了13个观测站的水体与沉积物样本宏基因组测序数据。该研究采用统一SOPs（标准操作程序）和Illumina NovaSeq6000测序技术，获得超40M reads/样本的原始数据，为全球海洋生物多样性研究提供了高质量基准数据集，成果发表于《Biodiversity Data Journal》。

　　

论文解读

海洋覆盖了地球71%的表面，却仍是生物多样性认知最匮乏的领域。传统监测方法受限于采样标准化不足、数据碎片化等问题，难以支撑全球变化背景下的生态评估。尤其在欧洲海域，尽管长期开展海洋研究，但各机构采用的采样协议、测序方法差异显著，导致数据难以横向比较。这种"数据孤岛"现象严重阻碍了海洋微生物群落动态、生物地理格局等核心科学问题的研究。

为破解这一困局，欧洲海洋生物资源中心(EMBRC)牵头组建了欧洲海洋组学生物多样性观测网络(EMO BON)。该网络创新性地建立了覆盖13个代表性观测站的标准化体系，从亚得里亚海到红海跨越8个海洋生态区。2021年6月启动的首期研究中，团队采用统一的标准操作程序(SOPs)采集水体和沉积物样本，通过中央实验室Genoscope完成DNA提取和Illumina NovaSeq6000测序，确保数据可比性。相关成果以"First release of the European marine omics biodiversity observation network (EMO BON) shotgun metagenomics data"为题发表于《Biodiversity Data Journal》，标志着首个遵循FAIR（可发现、可访问、可互操作、可重用）原则的欧洲海洋组学基准数据集诞生。

关键技术方法
研究采用多级标准化策略：(1)采样阶段执行WaSOP 1（水柱标准程序）和SoSOP系列（沉积物标准程序），通过142mm聚碳酸酯膜分级过滤获取3-200μm和0.2-3μm粒径生物；(2)DNA提取使用NucleoSpin RNA kits（水体）和DNeasy PowerSoil Pro Kit（沉积物）；(3)文库构建采用NEBNext Ultra II DNA Library Prep Kit，350bp片段经Illumina NovaSeq6000 S4流动槽完成151bp双端测序；(4)数据质控通过FastX工具包去除Q<20碱基和phiX污染序列，保留≥30bp高质量reads。

研究结果

采样与地理覆盖
14个采样点涵盖北极圈（ESC68N，68.92589°N）至红海（IUIEilat，29.5°N）的梯度分布。威尼斯湾（AAOT）等站点实现100%测序成功率，而克里特海（HCMR-1）12个样本仅成功5个，反映不同生境样本稳定性差异。沉积物采样在比利时北海（BPNS）等5个站点采用岩芯切片法，获取表层5cm微生物群落。

数据产出与质量
78个成功测序样本（总计采集89个）通过欧洲核苷酸档案(ENA)发布，PRJEB51688项目包含13个子研究。每个样本平均获得40M reads，经质控后有效数据达98.7%。水体样本中0.2-3μm粒径的微生物多样性显著高于3-200μm组（p<0.01），验证了粒径分级对群落解析的重要性。

生物多样性特征
靶向分析揭示三大域（Archaea, Bacteria, Eukaryota）的组成特征：北海沉积物中γ-变形菌纲占比达32%，而地中海站点（如VB）浮游真核生物18S rRNA基因多样性高出其他区域2-3倍。红海样本独特性最高，其古菌群落与欧洲海域存在显著差异（Bray-Curtis距离>0.65）。

讨论与展望
本研究通过EMO BON建立的标准化框架，首次实现了跨生态区海洋组学数据的直接比较。沉积物SoSOP 3（研究船采样）与SoSOP 1（潮间带采样）的数据可比性验证了协议设计的科学性。将数据接入OBIS（海洋生物信息系统）和GBIF（全球生物多样性信息设施）后，可通过Darwin Core格式支持欧盟数字海洋双胞胎(DTO)计划。

该研究的创新性在于：(1)创建了首个覆盖多生态区的海洋组学观测网络；(2)开发了兼容EMODnet（欧洲海洋观测网）的元数据标准；(3)通过六批次集中测序降低批次效应。未来扩展ARMS（人工礁监测系统）数据和代谢组学整合，将进一步提升对海洋生态系统功能的认知。正如作者Santi等强调，这种"从采样到数据"的全链条标准化范式，为全球海洋生物多样性监测提供了可复制的技术蓝图。