SCI TOTAL ENVIRON: 空气中植物和真菌的多样性

Journal: Science of the Total Environment

Accepted：14 June 2020

Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969720337700?via%3Dihub

介绍这篇文章的原因很简单，这是我第一篇文章的第一次被引用0.0

不过看完还是有收获的~

背景

通过空气传播的生物多样性仍然知之甚少，而它们的评估是检测外来和空气传播的病原体物种的关键。

传统的大气生物学，即空气中生物颗粒的研究，主要依靠显微镜来评估物种多样性和丰度。

近年来eDNA metabarcoding作为一种半定量的方法已经被广泛应用于生态学研究。但是该方法也存在很多偏差，如引物偏好性，假阳性序列，污染等。因此使用mock communities作为样性对照检测结果的可靠性至关重要。

目前空气中植物和真菌的研究中有10%用到了mock communities。但是对于植物和真菌并没有一个标准的mock community。

研究采用eDNA metabarcoding分析了意大利北部和中部五个地区空气中真菌和植物的多样性和季节变化。并构建mock community进行试验，用不同的引物组合进行扩增，以评估不同的引物对是否会影响测序结果。

PERMANOVA表明植物多样性和季节显著相关。真菌受季节和样点相互作用的影响。

方法

采集空气并收集颗粒作为环境样本。

利用7种植物和8种真菌混合，分别构建浓度相同的和浓度存在梯度的模拟群落。

利用ITSu3/ITSu4扩增ITS2区，这种产物为图中的individual。

不同引物比较：

ITS‐u2(GAAYCATCGARTCTTTGAACGC)的反向互补链作为正向引物，重命名为ITS‐u2_F.

三个反向引物：

ITS‐p4(CCGCTTAKTGATATGCTTAAA) 提升植物DNA扩增效果；

ITS‐f4(CCGCTTATTGATATGCTTAAG)本文新设计，提升扩增真菌DNA效果； ITS4U_R (TCCTCCGCTTAKTGATATGC) 同时提升真菌和植物DNA效果。

所有引物混合为图中的mixed；

每种引物单独扩增为图中的primer pair。

物种鉴定：

NCBI上下载序列用ITSx筛选ITS2区，cd-hit 99%聚类去冗余。Qiime添加物种信息后作为参考数据库。

序列重抽到20000，丰度做对数转化后再进行PERMANOVA分析。季节和采样点为两个独立分组。

indicspecies包鉴定指示物种，之前介绍过：indicspecies:计算物种与样本之间关系的强度与生态位宽度

结果：

A，模拟群落物种组成，一些偏高一些偏低没有统一结论；

B，不同引物物种组成，ITS4U_R(60%)得到植物最多，ITS-p4 (~58%)其次, ITS-f4 和mixed最少(32%)。mixed(65%)得到真菌最多，primer ITS-f4 (61%) 其次， ITS-p4 (33%)最少。

不同引物之间的Spearman相关性很高

PERMANOVA结果表明植物多样性受季节影响最大。真菌受季节和样点相互作用的影响最大。

总结：

1.通过本文了解了空气微生物的研究方法。文章整体看来目的明确，实验设计严谨，结果简介清晰，背景和讨论部分写的很深入。

2. 作者在讨论中提到了近期Bakker(2018)为真菌建立了三个模拟群落，其他的还有特定类型的模拟群落，如丛枝菌根真菌(Eganet al.,2018) 和呼吸道真菌 (McTaggart et al., 2019)。但是目前还没有细菌和植物的混合模拟群落。我觉得模拟群落这种形式还存在很大的潜力，未来对模拟群落的研究，模拟群落与真实环境群落的关系以及尝试建立标准化的模拟群落，应该会是一个值得探索的方向。

Bakker, M. G. (2018). A fungal mock community control for amplicon sequencing experiments. Molecular Ecology Resources, 18, 541–556.http://doi.10.1111/1755-0998.12760

Egan, C.P, et al. (2018). Using mock communities of arbuscular mycorrhizal fungi to evaluate fidelity associated with Illumina sequencing. Fungal Ecology,33, 52–64. http://doi.org/10.1016/j.funeco.2018.01.004

McTaggart, L. R, et al.(2019). Mycobiome sequencing andanalysis applied to fungal community profiling of the lower respiratory tractduring fungal pathogenesis. Frontiers in Microbiology, 10, 512. doi.org/10.3389/fmicb.2019.00512

3. 对植物我不是很了解，本文多次引用了下面这篇文章，做植物的高通量测序可以参考这篇文章的引物：

Cheng, T, et al (2016). Barcoding the kingdom Plantae: new PCR primers for ITS regions of plants with improved universality and specificity. Molecular Ecology Resources, 16, 138–149. http://doi.10.1111/1755-0998.12438

一个环境工程专业却做生信分析的深井冰博士，深受拖延症的困扰。想给自己一点压力，争取能够不定期分享学到的生信小技能，亦或看文献过程中的一些笔记与小收获，记录生活中的杂七杂八。

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