宏基因組能夠告訴我們環(huán)境中所有微生物及這些微生物能夠做什么，而宏轉(zhuǎn)錄組能夠告訴我們環(huán)境中所有微生物正在做什么。

研究方向

? 生物多樣性

研究微生物群體的多樣性，包括不同成員在不同條件下的表達(dá)模式，以及這些模式與生境因子的關(guān)系。

??疾病研究

研究微生物群落與健康之間的關(guān)系，篩選出潛在的生物標(biāo)志物和藥物靶點；復(fù)雜疾病研究、癌癥研究及標(biāo)志物、藥物作用機(jī)制及靶點、免疫應(yīng)答、干細(xì)胞研究、分子標(biāo)記物探索、微生物感染致病機(jī)理研究、宿主-病原體免疫互相作用。

??生態(tài)功能

環(huán)境脅迫響應(yīng)，揭示微生物在不同環(huán)境壓力下的基因表達(dá)變化，幫助理解微生物的適應(yīng)機(jī)制；微生物群體在碳循環(huán)、氮循環(huán)、有機(jī)物降解等過程中的角色；土壤、水體、大氣等不同生態(tài)系統(tǒng)中微生物群體的基因表達(dá)。

??環(huán)境監(jiān)測

對污染物、溫度變化、酸堿度等監(jiān)測，提供環(huán)境變化的早期指標(biāo)。

??工業(yè)應(yīng)用

傳統(tǒng)發(fā)酵液、生物冶金、活性物質(zhì)、生物藥物生產(chǎn)、工業(yè)廢水處理、食品工業(yè)。

??農(nóng)業(yè)應(yīng)用

植物抗逆性研究、植物與微生物相互作用、作物品質(zhì)改良、病蟲害防控、土壤微生物群落研究、糧食安全和可持續(xù)性。

宏轉(zhuǎn)錄組技術(shù)路線

主要分析圖示

宏轉(zhuǎn)錄常見樣本取樣量

成功案例

發(fā)表期刊：Nature?Communications

英文題目：Sublethal?systemic?LPS?in?mice?enables?gut-luminal?pathogens?to?bloom?through?oxygen?species-mediated?microbiota?inhibition

影響因子：15.7

合作單位：蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院

實驗方法：16s?rRNA基因測序、宏轉(zhuǎn)錄組

該研究通過構(gòu)建內(nèi)毒素血癥動物模型，并結(jié)合TLR4敲除小鼠、體外實驗等方法，揭示了內(nèi)毒素血癥通過TLR4依賴性機(jī)制增加腸道氧物種，抑制正常菌群發(fā)酵，促進(jìn)沙門氏菌等兼性厭氧病原體通過有氧呼吸增殖。其中，宏轉(zhuǎn)錄組分析起到了重要作用，它揭示了LPS暴露組小鼠腸道菌群中參與氧化應(yīng)激響應(yīng)、抗氧化、蛋白質(zhì)折疊和翻譯相關(guān)基因的表達(dá)顯著上調(diào)，為理解內(nèi)毒素血癥對腸道菌群穩(wěn)態(tài)的影響提供了重要的分子機(jī)制。

宏轉(zhuǎn)錄組分析關(guān)鍵內(nèi)容

基因表達(dá)模式：通過比較LPS暴露組和對照組小鼠腸道菌群的宏轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)LPS暴露組小鼠腸道菌群中參與氧化應(yīng)激響應(yīng)、抗氧化、蛋白質(zhì)折疊和翻譯相關(guān)基因的表達(dá)顯著上調(diào)。這表明內(nèi)毒素血癥誘導(dǎo)了腸道菌群的氧化應(yīng)激反應(yīng)，并啟動了相應(yīng)的應(yīng)激響應(yīng)機(jī)制；

功能基因變化：宏轉(zhuǎn)錄組分析還揭示了LPS暴露導(dǎo)致腸道菌群中一些關(guān)鍵功能基因的變化；

氧化應(yīng)激相關(guān)基因：氧化酶基因（如Nox1、Cybb和Duox2）的表達(dá)上調(diào)，表明腸道菌群中的ROS/氧氣水平增加。蛋白質(zhì)合成相關(guān)基因：?核糖體蛋白基因（如rpl3、rps10）和氨基酸生物合成相關(guān)基因（如leuB、hisB）的表達(dá)下調(diào)，表明腸道菌群蛋白質(zhì)合成受到抑制；

與代謝組學(xué)的關(guān)聯(lián)：宏轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果與靶向代謝組學(xué)分析結(jié)果相互印證，共同揭示了氧化應(yīng)激對腸道菌群代謝的影響。SCFA水平降低與核糖體蛋白基因和氨基酸生物合成相關(guān)基因表達(dá)下調(diào)相一致，表明腸道菌群發(fā)酵受到抑制。