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土壤代谢组 | 不可不知的土壤分子生态学研究手段

2021-12-09
中科新生命
2178

土壤代谢组
土壤是自然界最复杂的生态系统之一,是多介质相互作用的复杂环境,具有过程多样性和各向分异性特征。采用非靶向代谢组学方法对土壤中的小分子代谢谱进行分析,具有高通量、高灵敏度的特点,同时也可结合土壤微生物组高通量测序等多组学手段,有助于研究从微生物群落结构和功能到代谢途径的变化。
土壤代谢物来源
(1)土壤微生物对于环境中物质如有机质的代谢分解
(2)土壤中的植物根系分泌物
(3)土壤微生物本身的内源性代谢物
(4)外来污染物
土壤代谢组应用领域


土壤代谢组研发实测数据
· 实验流程:

· 鉴定数目:380+
· 检测结果中代谢物分类归属信息:

图1 实测土壤代谢组检测结果1


图2 实测土壤代谢组检测结果2
(注:不同类型土壤的检测结果差异较大)

· 代谢物实测结果示例:

土壤多组学经典研究案例

New insights into the responses of soil microorganisms to polycyclic aromatic hydrocarbon stress by combining enzyme activity and sequencing analysis with metabolomics
Environmental Pollution  IF= 6.792
· 背景:
多环芳烃 (PAHs) 是土壤中普遍存在的污染物,主要是由化石燃料或其他有机物质的不完全燃烧排放产生的,多环芳烃污染会扰乱土壤生态环境,对土壤生物和人类造成严重的致癌、致畸和致突变风险,从而极大地限制了土壤利用。微生物是评价土壤健康的重要指标。作者通过比较高浓度PAHs污染后的土壤中的微生物的种类和丰富、土壤代谢物的区别,去探究土壤质量和污染物之间的联系。
· 主要实验方法:非靶向代谢组学 & 16S高通量测序

· 主要结论:
(1) 多环芳烃胁迫处理组ST和对照组CK土壤中微生物相比,根状杆菌显著富集,而鞘氨醇杆菌、分枝杆菌、马西莱氏菌、芽孢杆菌和假杆菌等显著减少,革兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌更容易受到多环芳烃胁迫。

(2) 多环芳烃胁迫极大地抑制了脂质代谢,影响了碳水化合物代谢、氨基酸代谢和次级代谢物合成。

(3) 构建差异微生物和差异代谢物的相关性网络,结果发现,变形菌门和拟杆菌门、嗜热菌门、变形杆菌门等和甾醇、黄烷酮、麦角甾醇、3-羟基丁酸等代谢物表现出强相关性,提示这些微生物可能是对多环芳烃胁迫的不同反应的关键驱动因素。

· 原文链接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0269749119335237

中科新生命土壤代谢组产品介绍
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