????元素循環(huán)是生物地球化學(xué)循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，主要涉及碳、氮、磷、硫等元素的循環(huán)過(guò)程。凌恩生物強(qiáng)勢(shì)推出基于宏基因組的氮循環(huán)研究方案，構(gòu)建了完整的氮循環(huán)循環(huán)模式圖，對(duì)宏基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘，各部分結(jié)果圖可直接用于文章發(fā)表，充分滿足您對(duì)元素循環(huán)的各類個(gè)性化分析要求！

????氮是所有生物的必要組成成分，同時(shí)也是限制地球上所有生物生長(zhǎng)的主要營(yíng)養(yǎng)素。目前來(lái)講，人類可以自由地獲取氮?dú)庾鳛榈矗嬖谟诖髿庵?。然而，大多?shù)生物依賴于生物可利用的氮形式，例如銨鹽和硝酸鹽，以滿足其生長(zhǎng)需求。這些氮形式的利用性取決于不同的氮轉(zhuǎn)化反應(yīng)。氮循環(huán)指的是氮元素在地球大氣圈、生物圈、土壤圈和水圈之間的遷移、轉(zhuǎn)化和周轉(zhuǎn)循環(huán)過(guò)程。

????全球最大的可自由獲取氮儲(chǔ)量是氮?dú)猓∟2），其次是有機(jī)氮、硝酸鹽（NO3-）和一氧化二氮（N2O）。通常，生物地球化學(xué)中的氮循環(huán)可歸納為六種不同的氮轉(zhuǎn)化過(guò)程，包括同化、氨化、硝化、反硝化、厭氧氨氧化（anammox）和固氮。這些氮轉(zhuǎn)化過(guò)程之間的通量差異很大，其中氨和有機(jī)氮的相互轉(zhuǎn)化是氮通量最大的，另一個(gè)重要的氮通量是硝化作用。

圖片來(lái)源：www.nature.com/nrmicro

????目前，對(duì)于環(huán)境中氮元素循環(huán)挖掘主要是基于功能基因擴(kuò)增、宏基因組數(shù)據(jù)分析等。

凌恩生物全新升級(jí)宏基因組氮循環(huán)分析方案：

功能基因擴(kuò)增

1、引物特異性，覆蓋不夠全面;

2、只能獲得部分元素循環(huán)相關(guān)基因。

宏基因組分析

1、對(duì)于元素循環(huán)代謝通路不夠全面，且循環(huán)路徑分類不夠明確；

2、不能滿足目前高水平科研論文研究需求。

凌恩生物新流程

1、基于宏基因組標(biāo)準(zhǔn)分析得到的KEGG注釋結(jié)果；

2、根據(jù)文獻(xiàn)整合得到的碳、氮、硫和磷循環(huán)路徑及詳細(xì)基因豐度計(jì)算方式;

3、計(jì)算每個(gè)樣本中碳、氮、硫和磷循環(huán)各路徑的基因豐度，進(jìn)而進(jìn)行一系列樣本間比較。

????凌恩生物全新升級(jí)宏基因組氮循環(huán)方案，首先基于宏基因組標(biāo)準(zhǔn)分析得到的KEGG注釋結(jié)果，通過(guò)查閱大量基于宏基因組測(cè)序分析環(huán)境微生物群落元素循環(huán)的相關(guān)文件，建立了完整的氮循環(huán)循環(huán)模式圖。

????通過(guò)建立完整的氮循環(huán)過(guò)程模式圖，確定不同代謝過(guò)程所涉及的功能基因及其豐度計(jì)算方法，基于宏基因組測(cè)序數(shù)據(jù)的基因注釋及豐度定量結(jié)果，對(duì)環(huán)境樣品微生物群落氮循環(huán)能力進(jìn)行分析及比較。構(gòu)建了包含51個(gè)關(guān)鍵基因，涵蓋7個(gè)N循環(huán)子路徑的完整氮循環(huán)分析方案，基于該方案可對(duì)識(shí)別到的相關(guān)功能基因進(jìn)行物種分類學(xué)注釋，識(shí)別環(huán)境樣本中參與氮循環(huán)的主要功能微生物種屬，并快速準(zhǔn)確地分析氮循環(huán)代謝的微生物群落的結(jié)構(gòu)和功能，為研究微生物驅(qū)動(dòng)的氮循環(huán)及其與其他元素的耦合機(jī)制提供保障。并可綜合分析不同生境下氮元素循環(huán)的整體水平及其影響因素，為環(huán)境健康和影響評(píng)價(jià)提供基因水平上的有力證據(jù)。

氮循環(huán)路徑

新升級(jí)的宏基因組氮循環(huán)

分析內(nèi)容包含四大分析模塊：

氮循環(huán)功能基因豐度定量及比較分析

氮循環(huán)功能基因路徑圖

樣本間/組間Beta多樣性比較分析

宿主微生物識(shí)別及與功能基因的聯(lián)合分析

????新升級(jí)的宏基因組氮循環(huán)分析對(duì)結(jié)果的展示進(jìn)行了細(xì)致的優(yōu)化，在保證分析結(jié)果清晰展示的前提下，對(duì)分析結(jié)果圖的各項(xiàng)細(xì)節(jié)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，分析結(jié)果無(wú)需任何調(diào)整即可直接達(dá)到文章發(fā)表要求。

凌恩生物氮循環(huán)分析結(jié)果展示圖

樣本間/組間比較分析

經(jīng)典文獻(xiàn)案例

題目：深海冷泉沉積物中存在系統(tǒng)進(jìn)化和催化能力多樣的固氮微生物

期刊：Nature communications

影響因子：17.694

DOI：10.1038/s41467-022-32503-w

????在以碳為主的冷泉環(huán)境中，微生物介導(dǎo)的氮循環(huán)仍然知之甚少。研究利用宏基因組和宏轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)對(duì)冷泉生態(tài)系統(tǒng)中的生物固氮過(guò)程進(jìn)行研究，報(bào)道了冷泉固氮菌度對(duì)全球氮平衡的重大貢獻(xiàn)。

????研究團(tuán)隊(duì)分析了61個(gè)宏基因組、1428個(gè)宏基因組組裝基因組和6個(gè)宏轉(zhuǎn)錄組，這些數(shù)據(jù)來(lái)自于全球11個(gè)不同的冷泉位點(diǎn)。研究結(jié)果表明，冷泉沉積物含有系統(tǒng)發(fā)育多樣的固氮酶基因，對(duì)應(yīng)于重氮營(yíng)養(yǎng)譜系的擴(kuò)展多樣性；冷泉中不同固氮菌群之間的固氮基因被推斷為具有遺傳流動(dòng)性并受到純化選擇。研究將冷泉固氮菌的能力擴(kuò)展到五個(gè)候選門(mén)（Altarchaeia、Omnitrophota、FCPU426、Caldatribacteriota和UBA6262），并表明冷泉固氮菌可能對(duì)全球氮平衡做出重大貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]?The microbial nitrogen-cycling network. Nature Reviews Microbiology, 2018.

[2]?Phylogenetically and catabolically diverse?diazotrophs reside in deep-sea cold seep?sediments. Nature communications, 2022.