宏基因組如何指導(dǎo)微生物分離培養(yǎng)
發(fā)布時間：2022-06-14 瀏覽次數(shù)：1573
來源：中國科學(xué)報 作者：李晨 付松川
近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所奶產(chǎn)品質(zhì)量與風(fēng)險評估科技創(chuàng)新團(tuán)隊受邀撰寫綜述文章，闡述了宏基因組指導(dǎo)未培養(yǎng)微生物分離培養(yǎng)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，系統(tǒng)總結(jié)了基于宏基因組分離培養(yǎng)未培養(yǎng)微生物的方法。相關(guān)綜述文章發(fā)表在《微生物》（Microbiome）。
隨著宏基因組測序技術(shù)快速發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識到環(huán)境、人體和動物等存在大量多樣的未培養(yǎng)微生物群落，并在地球生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要角色。盡管宏基因組數(shù)據(jù)加深了對未培養(yǎng)微生物群落結(jié)構(gòu)和功能的認(rèn)識，但由于缺乏未培養(yǎng)微生物菌株的分離，導(dǎo)致無法直接評估未培養(yǎng)微生物的代謝和生理功能，也不能驗證微生物物種間的相互作用等。
因此，分離培養(yǎng)未培養(yǎng)微生物，對帶動微生物組研究進(jìn)入深水區(qū)，推動生物及健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。當(dāng)前，宏基因組數(shù)據(jù)井噴式爆發(fā)，尤其是宏基因組組裝的基因組（MAG）提供了未培養(yǎng)微生物基因組信息，為指導(dǎo)靶標(biāo)未培養(yǎng)微生物的分離和培養(yǎng)帶來了新的機(jī)遇。
該綜述歸納提出三種基于宏基因組數(shù)據(jù)分離和培養(yǎng)未培養(yǎng)微生物的方法。
一是特定培養(yǎng)條件的設(shè)計。根據(jù)宏基因組數(shù)據(jù)提供的微生物代謝、底物利用、氧需求、抗生素耐藥性等信息，結(jié)合平板稀釋培養(yǎng)、穩(wěn)定性同位素標(biāo)記輔助拉曼活性微生物細(xì)胞分選等實現(xiàn)靶標(biāo)微生物分離培養(yǎng)。
二是特異性抗體捕獲分離。預(yù)測靶標(biāo)微生物基因編碼的膜蛋白或抗原表位，合成抗原蛋白后制備特異性抗體并進(jìn)行熒光標(biāo)記，被標(biāo)記的抗體與靶標(biāo)微生物結(jié)合，利用熒光細(xì)胞分選技術(shù)分離被標(biāo)記的靶標(biāo)微生物。
三是靶向功能基因篩選分離。基于靶標(biāo)基因序列設(shè)計特定引物或探針，通過PCR或熒光原位雜交進(jìn)行標(biāo)記或篩選，利用細(xì)胞分選獲得靶標(biāo)細(xì)胞，結(jié)合相應(yīng)的抗生素或底物培養(yǎng)基，實現(xiàn)靶標(biāo)微生物的分離。
該研究得到中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究體系等資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1186/s40168-022-01272-5
