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单细胞物种基因组的多样性2021-09-28 09:21:40

常用于物种鉴定的系统发育基因是高度保守的,仅可在属水平上作为物种鉴定的参考,不能反映生态系统中单细胞物种基因组的多样性;宏基因组测序中,应用最普遍的二代测序都基于短片段序列,通常会破坏种内变异,经拼接得到的也都是忽略个体差异的泛基因组;三代测序可读取较长片段,但目前准确性和通量都比较低。相较之下,单细胞测序可以通过捕捉细胞间的基因组变异来剖析自然环境中的种群异质性。因此,它可以阐明微生物多样性和生态位划分,也能够用于基因水平转移的研究。

Kashtan等利用从1000个原氯球菌细胞产生的大型单细胞扩增基因组文库来确定同一物种的不同生态型在整个季节变化中的基因组变异。测序结果显示,该种群由数百个具有不同“基因组骨架”的亚种群组成,每个骨架包括一组不同的关键等位基因和一些特有的可变基因。Yoon等对3个海洋原生生物(皮胆虫)进行单细胞鸟枪法测序,发现这些细胞代表了3种不同的微生态系,也为红藻亚界存在异养门提供了证据。
 
Engel等成功地应用单细胞基因组学评估了蜜蜂肠道微生物群中两个共生菌在物种水平上的异质性,揭示了菌株和生态位在代谢方面的特异性。2018年,Jochum等对来自奥胡斯湾沉积物中的7个单细胞基因组进行了测序和分析,以了解它们在芳香化合物降解和能量代谢方面的潜力。研究证实了该种群具有代谢多样性,反映出微生物应对不同的能量条件和硫酸盐限制的生存策略。微生物所表现的这种种群异质性是一种适应性特征,可以提高微生物对多变或非均质环境条件的适应能力。
 
出自《单细胞测序技术在微生物生态领域中的应用》作者王丹蕊,沈文丽,魏子艳。