1月5日,由內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學作為唯一單位完成的“內(nèi)蒙古人腸道菌群的高質(zhì)量基因組簡編”(A high-quality genome compendium of the human gut microbiome of Inner Mongolians)研究成果作為封面文章發(fā)表于微生物領(lǐng)域國際頂級期刊《Nature Microbiology》(2023, 8: 150-161)。本文第一作者為食品科學與工程學院2018級博士研究生靳昊,2022級博士研究生全柯諭和何秋雯助理研究員為共同第一作者,張和平教授和孫志宏研究員為通訊作者。
大量數(shù)據(jù)已證實腸道菌群在人類健康和疾病中扮演著重要角色。然而,目前地球上超過99%的微生物仍未被培養(yǎng),被稱為“暗物質(zhì)”,對微生物組研究是一個重大挑戰(zhàn)。近年來,基于非培養(yǎng)策略下的宏基因組學分箱技術(shù),為各種自然生態(tài)位中大量尚未被培養(yǎng)的微生物提供了參考基因組,使得有機會對這些“暗物質(zhì)”有基本的認識。然而,當下參差不齊的基因組質(zhì)量和非典型地區(qū)人群樣本的缺乏極大地限制了對暗物質(zhì)更深入的理解。
該研究基于一項益生菌(Probio-M8)發(fā)酵乳人群干預(yù)實驗,采用超深度混合宏基因組測序方法,直接從志愿者腸道微生物組中組裝出Probio-M8基因組,以此評估了組裝的準確性,建立高質(zhì)量基因組組裝流程。基于分箱的宏基因組分析策略和方法,構(gòu)建了內(nèi)蒙古人腸道高質(zhì)量基因組數(shù)據(jù)庫(IMGG),包括802個環(huán)狀、完整基因組(CMAG)和5927個高質(zhì)量基因組,顯著提升了基因組元素的分辨率和質(zhì)量,包括核糖體RNA操縱子(rrn)、代謝基因簇、前噬菌體和插入序列(IS),并首次報道了未培養(yǎng)物種的rrn拷貝數(shù),以及超過12000個未知的腸道前噬菌體及其功能特征,IS元素在腸道細菌中的分布情況,重新認識了這些被嚴重低估的區(qū)域在腸道微生物組研究中的潛在重要性,為內(nèi)蒙古人腸道菌群與健康的深入研究奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。