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确定微生物群落中哪些成员在代谢上处于活跃状态，仍然是微生物生态学中的核心挑战。尽管16S rRNA基因是细菌群落分析的主导标记，但它无法可靠地区分活细胞与休眠或死亡种群。因此，需要补充使用其转录本丰度能够更紧密反映细胞活性的系统发育标记。本文系统评估了80个细菌蛋白编码标记基因，并鉴定出编码细菌RNA聚合酶β亚基的rpoB为最佳候选标记。我们基于一个经整理的、包含305,274条唯一rpoB序列的数据库设计了一对新的引物（1528F 2041R），并验证了其用于DNA和RNA模板的定量PCR与扩增子测序的适用性。rpoB qPCR检测的定量下限比基准16S rRNA检测低两个数量级；而对于后者，由于无模板对照发生扩增，无法确定其检测下限。 在土壤和沉积物群落中，rpoB恢复出的群落组成与16S rRNA相当，同时还提供了定量的活性信号：rpoB的cDNA:DNA比值与分类单元水平的转录本丰度显著相关（R平方介于0.22至0.29之间，p 0.5）。在生物活性炭生物滤池实验中，rpoB转录本丰度能够追踪72小时时间序列中溶解性有机碳去除速率的下降（相关系数介于0.84至0.99之间），而16S rRNA转录本则缺乏信息性（相关系数介于-0.4至0.98之间）。这些结果确立了rpoB作为16S rRNA的一个在定量上稳健且对活性有响应的补充标记，可用于将群落组成与生态系统过程联系起来。
确定微生物群落中哪些成员在代谢上处于活跃状态，仍然是微生物生态学中的核心挑战。尽管16S rRNA基因是细菌群落谱系分析的主导标记，但它无法可靠地区分活跃细胞与休眠或死亡的群体。因此，需要能够更紧密反映细胞活性的转录本丰度的互补系统发育标记。在本研究中，我们系统评估了80个细菌蛋白编码标记基因，并确定编码细菌RNA聚合酶β亚基的rpoB为最佳候选标记。我们基于一个经人工整理、包含305,274条唯一rpoB序列的数据库设计了一对新的引物（1528F 2041R），并验证了其在DNA和RNA模板的定量PCR与扩增子测序中的适用性。rpoB qPCR检测的定量下限比基准16S rRNA检测低两个数量级；对于后者，由于无模板对照发生扩增，无法确定其检测下限。在土壤和沉积物群落中，rpoB在恢复与16S rRNA相当的群落组成的同时，还提供了定量的活性信号：rpoB cDNA:DNA比值与分类单元水平的转录本丰度显著相关（R平方介于0.22至0.29之间，p 0.5）。在一项生物活性炭生物滤池实验中，rpoB转录本丰度能够追踪72小时时间序列中溶解性有机碳去除速率的下降（相关系数介于0.84至0.99之间），而16S rRNA转录本则不具信息性（相关系数介于-0.4至0.98之间）。这些结果确立了rpoB作为16S rRNA的一个定量稳健、对活性有响应的互补标记，可用于将群落组成与生态系统过程联系起来。
作者声明不存在竞争性利益。
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📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.25.746930v1?rss=1
🏷️ rpoB基因 微生物群落 转录本测序 活性分辨 扩增子测序 qPCR