红海水体环境微生物红基因组（泛读）

海洋微生物多样性是和物理化学指标共变的。例如，温度能够在表面的分类丰度上解释大约一半的全部变异。然而并明确的是，共变的模式是否会延续到较小的指标梯度和空间尺度上以及中层深度的海洋中。本文收集了红海东部子午横断面的45份海洋上层和中层的水体进行测序，并探究了什么环境指标在小于2000km的空间范围内，属于小范围的纬度和深度梯度范围内，能够解释大多数分类群、直系同源基因的变异。本文同样探究了微生物是如何适应极端的辐射、温度、盐度和营养盐，并检测了个体直系同源基因对这些指标的响应。功能和分类学的指标通过环境指标能够同样解释（75%-79%）的变异。然而和含有不同理化性质的入侵水相比，只有功能的共变模式是保守的。在包含硝酸盐、叶绿体、磷酸盐、盐度这些指标中，温度能解释最多的表型变异。硝酸盐解释的表型变异要多于磷酸盐，表明了氮素受限，符合低的N:P比。直系同源基因和环境指标的共变表明了功能的适应性对红海环境（高辐射、温度、盐度、低营养盐）的挑战。营养盐获得物的直系同源基因和对应的营养盐种类是负相关的。宏基因组共变数据库来自密集的环境梯度取样，以及在线的数据（海洋微生物生态学的群落资源）。

材料方法

宏基因组样品：红海8个不同地点的海水（深度分别为10、25、50、100、200、500m）每个点各20L；其中两个点的海底深度达不到500m，取最深的海水；然后在混合显微过滤器过滤（三个规格：5um/1.2um/0.1um）。

DNA提取：Nextera DNA Library Prep Kit，每个样品DNA：200-1500ng;

测序文库：183-366bp，测序平台：Illumina HiSeq 2000 PE100 bp，10M reads/样品；

研究结果

1、不同深度海水直系同源基因和环境指标的共变

2、环境因子之间的关系

3、宏基因组样品中微生物属水平的相对丰度

4、基因功能和环境因子的共变

4、环境因子和宏基因组响应的变量之间的关系

5、环境因子和功能基因相对丰度的一致性分析

1、探究了影响红海不同地方（海水深度）的微生物丰度及其相关的环境因子。并探究了这些环境因子之间的相互关系。

2、对宏基因组样品中测序得到的功能基因与环境因子之间的共变模型，以及环境因子和宏基因组响应的变量之间的关系进行了分析。

ISME J. 2017 Jan;11(1):138-151. doi: 10.1038/ismej.2016.99. Epub 2016 Jul 15.

Metagenomic covariation along densely sampled environmental gradients in the Red Sea.IF=9.328

Thompson LR1,2, Williams GJ3,4, Haroon MF1, Shibl A1, Larsen P5, Shorenstein J2, Knight R2,6, Stingl U1.

1.Red Sea Research Center, King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Thuwal, Saudi Arabia.

2.Department of Pediatrics, University of California, San Diego, CA, USA.

3.Center for Marine Biodiversity and Conservation, Scripps Institution of Oceanography, La Jolla, CA, USA.

4.School of Ocean Sciences, Bangor University, Anglesey, UK.

5.Argonne National Laboratory, Argonne, IL, USA.

6.Department of Computer Science, University of California, San Diego, CA, USA.

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