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香港科技大学Pei-Yuan Qian等人于2019年1月31日在《Nature Communications》上发表题目为《Marine biofilms constitute a bank of hidden microbial diversity and functional potential》的文章。该研究选择横跨大西洋，印度洋和太平洋的八个地点，在不同材料上开发了生物膜，并使用深度宏基因组测序来比较邻近海水和整个Tara Oceans数据库中的群落结构与微生物。 文章摘要 最近的大数据分析从全球角度阐明了海洋微生物多样性，特别是浮游微生物。在这里，我们分析2.5 terabases新测序数据集和Tara Oceans宏基因组，以研究海洋生物膜中微生物的多样性。我们确定了超过7,300种生物膜形成的“物种”，这些物种在海水分析中未被发现，使海洋中已知的微生物多样性增加了20％以上，并为海洋生态位的分化提供了证据。基因分布概况揭示了生物膜上的功能核心，其由来自多种微生物门的基因组成，这些基因可能在应激反应和微生物-微生物相互作用中起作用。从生物膜宏基因组重建的479个基因组的分析揭示了新的生物合成基因簇和CRISPR-Cas系统。我们的数据突出了先前被低估的海洋微生物多样性，并允许挖掘新的微生物谱系和基因资源。 文中主要图片说明 图1 当前研究和67个先前发表的Tara Oceans宏基因组的测序的101个生物膜和24个海水宏基因组的比较分类学分析。a 维恩图，显示所有OTU的分布。b维恩图显示了丰富的OTU的分布。c门水平分类结构揭示了生物膜和海水栖息地之间的菌群概况的显著差异。 图2 维恩图显示了当前研究生物膜中的OTU分布（蓝色）和Tara miTag（红色），包括来自243个海水样本的16S rRNA序列。 图3 Alpha和β多样性。a ACE，Chao1多样性和观察到的OTU在生物膜相关（蓝色）和海水衍生（红色）微生物群落之间存在显著差异。b OTU矩阵的PCoA所示的微生物群落的Jaccard相似性。 图4 生物膜核心基因目录（BCGC）的功能结构。a BCGC基因的分类学分类，其中97.3％属于细菌。b BCGC是一个非冗余数据库，包含存在于99个以上生物膜中但未在任何海水样本中检测到的基因。维恩图显示了BCGC中的基因总数和三个数据库注释的基因数量。61.1％的BCGC基因无法注释。c注释的BCGC基因在不同SEED类别中的分布及其分类相关性。d在与细胞外多糖生物合成，应激和抗生素抗性相关的SEED类别中映射到BCGC基因的序列，显示这些功能在101个生物膜中的丰度分布。 图5 新型酸杆菌门谱系。a 生物膜和海水中的酸杆菌门分布。基于16S miTag，一些很少研究或未分类的群体富含生物膜。b从组装的生物膜宏基因组中提取的酸杆菌16S rRNA基因序列（超过1000bp）的系统发育分析。 图6 通过分析479种微生物基因组揭示的生物膜形成微生物的功能潜力。a 从101个生物膜宏基因组中回收的479个基因组上发现的生物合成基因簇。b从生物膜衍生的基因组中鉴定的CRISPR阵列的数量。c从两个蓝藻基因组和两个酸杆菌基因组重建的CRISPR阵列。
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