土壤微生物组学研究新方法
近年来,随着科技的进步,多组学数据整合分析已经成为生命科学研究的常规手段。在土壤微生物组学的研究中,16S/宏基因组+代谢组和16S/宏基因组+宿主转录组是常用的研究策略。
16S/宏基因组+代谢组
这种方法通过分析微生物的组成、丰度及相关功能信息,然后进一步探究微生物对环境的影响、宿主次生代谢物对微生物的影响、微生物菌群参与的多种代谢调控途径等问题。代谢组学作为信号放大器,可以让我们看到一系列分子互作的结果最终反应在代谢产物上的变化。例如,一项研究利用土壤代谢组学和微生物组学对胡椒根际土壤和空白土壤进行比较分析,揭示了根际分泌物可溶性有机碳(DOC)对土壤微生物群落组成有重要影响。
16S/宏基因组+宿主转录组
这种方法结合了微生物组学与宿主转录组学,通过转录结果可以得知基因的上调下调情况等信息。宏转录组技术能够为我们提供转录后的活性信息,但也具有一定的局限性。通过对宏转录组时间的研究可能发现相关菌群对环境变化的响应。
高通量测序技术的指数式发展使得我们能够更好地理解和解析土壤微生物组的复杂性。然而,测序数据仅提供微生物群落的相对丰度变化,忽略了微生物绝对数量的变化规律。因此,研究人员已经开发出多种微生物绝对丰度定量方法,例如,内参法(spikeAMP)、荧光定量法与高通量测序结合(qPCRAMP)、流式细胞仪与高通量测序结合(FCMAMP)等。一项研究评估了土壤微生物研究中最常用的两种绝对定量方法内参法和荧光定量法与高通量测序结合的方法,结果表明荧光定量法与高通量测序结合方法对探究环境扰动对土壤微生物动力学的影响提供了有价值的见解。
研究人员已经取得了关于土壤微生物群落结构的研究进展。例如,一项研究揭示了氮输入通过改变植物微生物矿物交互作用调控土壤微生物生理代谢过程的新机制。另一项研究则首次综合应用β多样性分解和群落构建过程分析方法,系统探究了青藏高原多年冻土区高寒草地逆向演替过程中土壤微生物群落多样性的维持机制。
基于土壤基因组DNA和RNA来分析微生物组现在已很普遍,极大地拓展了我们对土壤微生物群落系统进化关系和分类结构的认识。在土壤中存在哪些微生物组,什么因素影响不同时空尺度上土壤微生物组结构,以及为什么将特定土壤微生物类群和许多土壤过程结合起来仍很困难等问题,也是当前研究的重点。
综上所述,土壤微生物组学的研究新方法主要包括多组学数据整合分析、高通量测序技术的发展、土壤微生物群落结构的研究以及特定土壤微生物类群的生态特性研究。这些方法的发展将有助于我们更好地理解土壤微生物组的复杂性,并为未来的应用研究提供理论支持。