【瞧！我們的前沿科技】
我科學(xué)家構(gòu)建全球最大根際微生物“基因身份證”庫(kù)
根際“隱形軍團(tuán)”神秘面紗被揭開(kāi)
光明日?qǐng)?bào)北京3月13日電（記者晉浩天）北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、北大—清華生命科學(xué)聯(lián)合中心白洋團(tuán)隊(duì)13日凌晨在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》發(fā)表成果，構(gòu)建首個(gè)作物根際細(xì)菌基因組數(shù)據(jù)庫(kù)以及作物根際病毒基因組數(shù)據(jù)庫(kù)，一舉突破植物—菌群互作研究的“數(shù)據(jù)荒漠”困境。該研究不僅將公開(kāi)的作物根際細(xì)菌基因組數(shù)量擴(kuò)展近3倍，更發(fā)現(xiàn)1500多個(gè)未被報(bào)道的根際病毒新屬，成為打開(kāi)微生物暗物質(zhì)寶庫(kù)的“金鑰匙”。
當(dāng)作物扎根土壤，根系周?chē)缫寻挡刂恢嫶蟮?ldquo;隱形軍團(tuán)”——數(shù)以萬(wàn)計(jì)的細(xì)菌與病毒構(gòu)成的根際微生物組。這些微小生命不僅參與植物的養(yǎng)分吸收、抗病抗逆，更與作物形成了億萬(wàn)年協(xié)同進(jìn)化的獨(dú)特默契。然而，受限于基因組數(shù)據(jù)的匱乏，科學(xué)家始終難以破解這支“隱形軍團(tuán)”的運(yùn)作密碼。
研究團(tuán)隊(duì)歷時(shí)9年攻堅(jiān)，通過(guò)可培養(yǎng)細(xì)菌加宏基因組拼接雙引擎驅(qū)動(dòng)，成功建立包含4618株分離菌株與2081個(gè)拼接基因組的作物根際細(xì)菌基因組數(shù)據(jù)庫(kù)，涵蓋2318個(gè)物種，將公共數(shù)據(jù)庫(kù)的作物根際細(xì)菌系統(tǒng)發(fā)育多樣性提升了290.6%。“這意味著，我國(guó)科學(xué)家已成功搭建全球最大根際微生物‘基因身份證’庫(kù)，首次手握覆蓋主要作物根際的微生物‘全息地圖’，傳統(tǒng)微生物組研究中‘只見(jiàn)群落，不識(shí)真身’的困境將就此終結(jié)。”白洋說(shuō)。
白洋告訴記者，當(dāng)研究團(tuán)隊(duì)將目光投向宏基因組數(shù)據(jù)時(shí)，一個(gè)顛覆性規(guī)律浮出水面：“盡管不同土壤、不同作物的根際菌群組成千差萬(wàn)別，但根際宏基因組中的細(xì)菌信號(hào)識(shí)別，以及運(yùn)動(dòng)等核心功能基因在各類(lèi)情況下均為存在狀態(tài)。因此，這也揭示了一個(gè)深層進(jìn)化邏輯——根際微生物與植物雙向選擇，形成跨物種的‘功能共生同盟’。”
“此外，該研究更突破性地構(gòu)建首個(gè)作物根際病毒基因組數(shù)據(jù)庫(kù)，從9736個(gè)非冗余病毒基因組中解碼出令人震驚的生態(tài)關(guān)聯(lián)：近3成根際高豐度細(xì)菌攜帶噬菌體痕跡，且這些病毒對(duì)宿主菌表現(xiàn)出高度專(zhuān)一性。”白洋表示，這一發(fā)現(xiàn)不僅拓展了對(duì)根際病毒生態(tài)的認(rèn)知，更為精準(zhǔn)調(diào)控菌群提供了全新思路——或許未來(lái)能通過(guò)“定向投放”噬菌體，以實(shí)現(xiàn)作物微生物組的智能編程。
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根際“隱形軍團(tuán)”神秘面紗被揭開(kāi)
光明日?qǐng)?bào)北京3月13日電（記者晉浩天）北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、北大—清華生命科學(xué)聯(lián)合中心白洋團(tuán)隊(duì)13日凌晨在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》發(fā)表成果，構(gòu)建首個(gè)作物根際細(xì)菌基因組數(shù)據(jù)庫(kù)以及作物根際病毒基因組數(shù)據(jù)庫(kù)，一舉突破植物—菌群互作研究的“數(shù)據(jù)荒漠”困境。該研究不僅將公開(kāi)的作物根際細(xì)菌基因組數(shù)量擴(kuò)展近3倍，更發(fā)現(xiàn)1500多個(gè)未被報(bào)道的根際病毒新屬，成為打開(kāi)微生物暗物質(zhì)寶庫(kù)的“金鑰匙”。
當(dāng)作物扎根土壤，根系周?chē)缫寻挡刂恢嫶蟮?ldquo;隱形軍團(tuán)”——數(shù)以萬(wàn)計(jì)的細(xì)菌與病毒構(gòu)成的根際微生物組。這些微小生命不僅參與植物的養(yǎng)分吸收、抗病抗逆，更與作物形成了億萬(wàn)年協(xié)同進(jìn)化的獨(dú)特默契。然而，受限于基因組數(shù)據(jù)的匱乏，科學(xué)家始終難以破解這支“隱形軍團(tuán)”的運(yùn)作密碼。
研究團(tuán)隊(duì)歷時(shí)9年攻堅(jiān)，通過(guò)可培養(yǎng)細(xì)菌加宏基因組拼接雙引擎驅(qū)動(dòng)，成功建立包含4618株分離菌株與2081個(gè)拼接基因組的作物根際細(xì)菌基因組數(shù)據(jù)庫(kù)，涵蓋2318個(gè)物種，將公共數(shù)據(jù)庫(kù)的作物根際細(xì)菌系統(tǒng)發(fā)育多樣性提升了290.6%。“這意味著，我國(guó)科學(xué)家已成功搭建全球最大根際微生物‘基因身份證’庫(kù)，首次手握覆蓋主要作物根際的微生物‘全息地圖’，傳統(tǒng)微生物組研究中‘只見(jiàn)群落，不識(shí)真身’的困境將就此終結(jié)。”白洋說(shuō)。
白洋告訴記者，當(dāng)研究團(tuán)隊(duì)將目光投向宏基因組數(shù)據(jù)時(shí)，一個(gè)顛覆性規(guī)律浮出水面：“盡管不同土壤、不同作物的根際菌群組成千差萬(wàn)別，但根際宏基因組中的細(xì)菌信號(hào)識(shí)別，以及運(yùn)動(dòng)等核心功能基因在各類(lèi)情況下均為存在狀態(tài)。因此，這也揭示了一個(gè)深層進(jìn)化邏輯——根際微生物與植物雙向選擇，形成跨物種的‘功能共生同盟’。”
“此外，該研究更突破性地構(gòu)建首個(gè)作物根際病毒基因組數(shù)據(jù)庫(kù)，從9736個(gè)非冗余病毒基因組中解碼出令人震驚的生態(tài)關(guān)聯(lián)：近3成根際高豐度細(xì)菌攜帶噬菌體痕跡，且這些病毒對(duì)宿主菌表現(xiàn)出高度專(zhuān)一性。”白洋表示，這一發(fā)現(xiàn)不僅拓展了對(duì)根際病毒生態(tài)的認(rèn)知，更為精準(zhǔn)調(diào)控菌群提供了全新思路——或許未來(lái)能通過(guò)“定向投放”噬菌體，以實(shí)現(xiàn)作物微生物組的智能編程。
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