多域三重靶标捕获用于解析复杂共生关系

摘要：扩增子测序仍然是表征微生物群落的基准技术，但PCR偏倚和单一位点靶标的局限性共同限制了可得出的结论。作为主要替代方案的宏基因组学，与扩增子测序一样，也面临在足够测序深度下实现经济规模化的挑战。靶向富集策略能够在降低方法学偏倚的同时，提高测序工作的数据分辨率和经济性。在本研究中，我们开发了一种用于宏基因组表征真核生物核糖体DNA和根瘤共生基因的靶标捕获策略，并在植物根瘤的宏基因组中对其进行了测试。我们利用生物素化RNA探针，从复杂环境DNA样本中选择性捕获感兴趣的基因组区域，从而避免了可能破坏群落表征的PCR偏倚形式，并克服了功能基因中常常缺乏保守引物结合位点这一问题。我们设计了靶向真核生物ITS保守侧翼区域和已知根瘤共生（RNS）相关基因的定制探针集，并在多样化的根瘤宏基因组和模拟群落中对其进行了测试。结果显示，与扩增子测序相比，该方法从样本中实现了对目标位点的高回收率、极高比例的靶向读段，并增强了对低丰度分类群的检测能力，同时与已知模拟群落组成表现出更高的一致性。该方法将以适用于大规模项目的成本效益方式，促进对真核共生体系统发育多样性、其基因组适应性以及共生相互作用功能潜力的更深入认识。该策略推进了我们对自然生态系统和人为生态系统中微生物群落动态及共生关系的理解。

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