宏基因組測序以樣本中全部微生物基因組為研究對象,無需分離培養(yǎng),通過高通量測序全面解析群落組成、物種分類、基因功能、代謝通路,是海洋生態(tài)、腸道微生態(tài)、疾病機制、環(huán)境修復(fù)等領(lǐng)域的核心技術(shù)手段。
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一、客戶高分文章實證:彰顯技術(shù)實力
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(一)海洋生態(tài)領(lǐng)域:貝類-藻類混養(yǎng)DOC微生物降解機制
發(fā)表期刊:Regional Studies in Marine Science(2024)
研究核心:貝藻混養(yǎng)作為重要藍(lán)色碳匯模式,其釋放溶解性有機碳(DOC)的微生物降解過程與碳匯潛力尚未明確。本研究首次系統(tǒng)解析長牡蠣–裙帶菜混養(yǎng)體系DOC長期微生物降解規(guī)律,為海洋碳匯機制研究提供全新證據(jù)。
研究樣本:長牡蠣、裙帶菜混養(yǎng)海水、自然海水(對照組)
實驗設(shè)計:120天室內(nèi)避光降解實驗,設(shè)置處理組與對照組,多時間點(0/2/4/8/12/20/30/40/65/90/120天)取樣檢測
技術(shù)路線:樣本采集→DNA提取→Illumina NovaSeq 6000測序→宏基因組組裝→基因預(yù)測→KEGG功能注釋→菌群與代謝關(guān)聯(lián)分析
核心結(jié)果
1.貝藻混養(yǎng)DOC濃度呈三階段變化,形成長效碳匯:
120天降解過程中,DOC濃度呈現(xiàn):快速下降期(RD,0-4天)→緩慢下降期(SD,8-40 天)→穩(wěn)定期(DS,65-120天)的規(guī)律。快速期降解36.31%,緩慢期降解30.88%,穩(wěn)定期僅降解4.05%,最終剩余28.75% DOC,形成可長期儲存的難降解有機碳庫
圖示 1:DOC濃度動態(tài)變化曲線
2.細(xì)菌群落隨DOC降解發(fā)生規(guī)律性演替:
不同降解階段的優(yōu)勢菌群呈現(xiàn)顯著的功能特異性更替:
?快速降解期:α–變形菌綱、γ–變形菌綱主導(dǎo),負(fù)責(zé)易降解有機物的快速利用
?緩慢降解期:浮霉菌綱占優(yōu),擅長分解復(fù)雜多糖與難降解有機物
?穩(wěn)定期:菌群結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定,降解活性顯著降低
圖示 2:細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)演替熱圖(綱水平)
3.DOC降解的微生物代謝功能具有階段特異性:
·快速期:氨基酸代謝活躍,smtA、rbcL等固碳基因高表達(dá)
·緩慢期:碳水化合物代謝增強,負(fù)責(zé)復(fù)雜多糖的分解
·三羧酸循環(huán)(TCA)與DOC濃度呈顯著負(fù)相關(guān)(p<0.001),是DOC礦化的核心通路
圖示 3:KEGG代謝通路熱圖
(二)臨床腸道領(lǐng)域:克羅恩病生物制劑治療應(yīng)答菌群差異
發(fā)表期刊:Biomedicines(2025,IF=4.6)
研究核心:生物制劑為克羅恩?。?/span>CD)一線治療方案,但30%-50%患者出現(xiàn)原發(fā)性無應(yīng)答或繼發(fā)性失應(yīng)答。本研究通過長期縱向隨訪,首次揭示不同治療應(yīng)答類型患者腸道菌群特征,為個性化診療提供菌群標(biāo)志物依據(jù)。
研究樣本:16例克羅恩病患者糞便樣本(長期生物制劑治療,分緩解R、輕度活躍mA、緩解轉(zhuǎn)活躍R2A三組)
技術(shù)路線:宏基因組測序→α/β多樣性分析→物種差異篩選→功能富集分析→臨床關(guān)聯(lián)驗證
核心結(jié)果
1.菌群多樣性與治療應(yīng)答直接相關(guān):
R組與mA組的菌群α多樣性顯著高于R2A組(p<0.05),多樣性越高,治療應(yīng)答越好;R 組與mA組間無顯著差異。
圖示 4:CD患者腸道菌群α多樣性指數(shù)(Shannon、Simpson、Chao1)
2.三組患者菌群結(jié)構(gòu)顯著分離
基于Bray-Curtis距離的PCoA分析顯示,R、mA、R2A三組菌群形成獨立聚類,Adonis檢驗p=9×10-5,表明不同治療應(yīng)答者的菌群結(jié)構(gòu)存在本質(zhì)差異。
圖示 5:基于Bray-Curtis的PCoA菌群β多樣性
3.篩選到治療應(yīng)答關(guān)鍵菌群標(biāo)志物:
緩解優(yōu)勢菌:Akkermansia muciniphila、Bifidobacterium adolescentis、Megasphaera elsdenii
惡化富集菌:Veillonella parvula、Veillonella atypica、Klebsiella pneumoniae
圖示 6:物種水平差異菌的火山圖/差異倍數(shù)圖
二、宏基因組測序技術(shù)路線
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三、參考文獻(xiàn)
1.Hu T, Su J, Shao K, et al. Microbial degradation of DOC released by the mixed culture of Crassostrea gigas and Undaria pinnatifida[J]. Regional Studies in Marine Science, 2024, 79: 103800.
2.Zhao X, Xu J, Wu D, et al. Gut Microbiota in Different Treatment Response Types of Crown’s Disease Patients Treated with Biologics over a Long Disease Course[J]. Biomedicines, 2025, 13(3): 708.

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