宏基因组碳循环高分分析思路，你值得拥有！

news2024/9/22 23:22:06

碳是生命物质中的主要元素之一，是有机质的重要组成部分。地球上主要有四大碳库，即大气碳库，海洋碳库、陆地生态系统碳库和岩石圈碳库。碳循环，是指碳元素在自然界的循环状态，大气中的二氧化碳（CO2）被陆地和海洋中的植物吸收，然后通过生物或地质过程以及人类活动，又以二氧化碳的形式返回大气中。这是自然界碳循环的基本过程。生物圈中的碳循环主要表现在绿色植物从空气中吸收二氧化碳，经光合作用转化为葡萄糖，并放出氧气（O2）。石油煤炭是碳固化过剩的一种副产品。

图生物结皮群落中碳循环概念模型[1]

元素循环策略：

功能基因扩增

1、引物特异性，覆盖不够全面;

2、只能获得部分元素循环相关基因。

宏基因组分析

1、对于元素循环代谢通路不够全面，且循环路径分类不够明确；

2、不能满足目前高水平科研论文研究需求。

新流程

1、基于宏基因组标准分析得到的KEGG注释结果；

2、根据文献整合得到的碳、氮、硫和磷循环路径及详细基因丰度计算方式;

3、计算每个样本中碳、氮、硫和磷循环各路径的基因丰度，进而进行一系列样本间比较。

宏基因组碳循环分析方案：

宏基因组碳循环方案，基于宏基因组标准分析得到的KEGG注释结果，以及查阅大量基于宏基因组测序分析环境微生物群落元素循环的高分SCI文献相关资料，建立了完整的碳循环循环模式图，构建了包含19个关键基因，涵盖7个碳循环子路径的完整碳循环分析方案。

通过建立完整的碳循环过程模式图，确定不同代谢过程所涉及的功能基因及其丰度计算方法，绘制环境样品微生物群落碳循环功能基因丰度差异比较图，进一步通过对识别到的相关功能基因进行物种分类学注释，识别不同环境样品中参与碳循环的主要功能微生物种属。提供包括组成分析、差异分析、相关性分析等在内的宏基因组碳循环主流分析内容，助您轻松实现碳循环功能机制的深入挖掘。

碳循环路径

新升级的宏基因组碳循环

分析内容包含四大分析模块：

碳循环功能基因丰度定量及比较分析

碳循环功能基因路径图

样本间/组间Beta多样性比较分析

宿主微生物识别及与功能基因的联合分析

新升级的宏基因组磷循环分析对结果的展示进行了细致的优化，在保证分析结果清晰展示的前提下，对分析结果图的各项细节参数进行了优化调整，分析结果无需任何调整即可直接达到文章发表要求。

凌恩生物碳循环分析结果展示图

碳循环功能基因丰度热图

碳循环功能基因路径循环图

样本间/组间比较分析

宿主微生物组识别（子路径）

经典文献案例

题目：生物结皮微生物群落碳循环机制研究进展[1]

期刊：Soil Biology and Biochemistry

影响因子：8.546

DOI：10.1016/j.soilbio.2022.108729

碳循环是土壤生态系统中最重要、最复杂的生物地球化学循环，但目前在群落水平上对碳循环的理解仍然有限。生物结皮是已知的生态系统工程师，是生物地球化学循环研究的理想模型系统。土壤微生物作为驱动土壤碳转化的关键类群，尽管宏组学技术可通过基因丰度来预测物质循环过程，但受制于微生物生理状态、土壤有机质化学结构类型、有机碳氧化还原状态差异等复杂因素的影响，在微生物群落水平上开展土壤碳循环格局及过程的研究始终是一个难题。

本研究对典型野外样地不同演替阶段的生物结皮（藻结皮、蓝藻地衣结皮、绿藻地衣结皮和藓结皮）开展了连续四年五批次的采样调查工作，运用多种宏基因组技术及大数据模型分析手段，揭示了生物结皮群落微生物碳循环格局及其互作和调节机理。

结果表明，耗能的光能驱动的无机碳（Inorganic Carbon，IC）固定基因丰度较低，经济的化能驱动的高分子有机碳降解、发酵、需氧呼吸和CO氧化基因较丰富。共现分析进一步表明，生物结皮生态系统中的碳循环由类似于初级生产的同化模块和类似于次级生产的异化模块组成；随演替，循环途径与微生物群落组成之间的关系发生着动态变化，两个模块通过CBB循环、乙醇和丙酸发酵连接在一起，并被干旱度和盐度平衡。