基于 PacBio Kinnex 长读长测序技术的农业土壤与谷物细菌 16S rRNA 基因分类学研究

《ISME Communications》：Comparison of long and short 16S rRNA gene amplicon sequencing for agricultural soil and grain microbiomes using custom Kinnex libraries

　　

摘要

细菌是环境微生物组的重要组成部分，对动物、植物和土壤健康至关重要。16S rRNA基因被用作细菌分类和分析环境样本中细菌多样性的条形码。16S条形码区域长约1500个碱基对（bp），包含九个高变区（V1-V9），这些区域在区分不同分类群的能力上存在差异。短读长序列测序方法能够针对这些可变区域的子集进行测序；然而，长读长序列平台可以覆盖所有九个高变区，从而提高分类学分辨率。我们探讨了不同的DNA提取方法、DNA聚合酶以及扩增子长度对分类学分辨率的影响。我们使用Pacific Biosciences（PacBio）Kinnex长读长序列平台，对全长的16S条形码区域（V1-V9）以及条形码的子集（V3-V5和V4-V5）进行了比较，该平台的输出效果优于传统的PacBio扩增子测序方法。为了捕捉DNA质量和微生物复杂性的差异，我们评估了两种类型的环境DNA样本：32个来自农业土壤的样本和另外32个从谷物中培养出的样本。研究表明，使用PacBio Kinnex系统进行定制扩增子测序相对容易实现，并且可以获得比传统方法更高的输出量。较长的扩增子能够实现最高的分类学分辨率；然而，在分析过程中需要考虑DNA质量、扩增子长度、嵌合读段、群落复杂性以及分类学分配/分辨率之间的相互作用。这些样本本身也代表了文献中尚未充分描述的独特微生物组，有助于我们更深入地了解谷物和土壤中的微生物多样性。