????甲烷，化學式CH4，在自然界分布很廣，是最簡單的有機物，也是最簡單的烴。但同時也是一種重要的溫室氣體，是一種僅次于二氧化碳的強大溫室氣體，對環(huán)境和全球變化具有重大影響，其導致全球變暖潛力是CO2的28倍，約占全球變暖的20%。產(chǎn)甲烷過程和甲烷氧化過程是目前甲烷代謝中研究比較充分的兩大途徑，而微生物在其中起到了至關(guān)重要的作用。全球超過2/3的CH4排放來自微生物生產(chǎn)，產(chǎn)生CH4的微生物（即產(chǎn)甲烷菌）大多是厭氧古菌，棲息在缺氧環(huán)境中。

全新升級宏基因組甲烷循環(huán)分析方案

????宏基因組甲烷循環(huán)基因分析是利用宏基因組測序技術(shù)來破譯不同生境下微生物的功能能力和活動，并重建其在甲烷循環(huán)過程中的作用。利用illmina測序技術(shù)獲得生境中微生物基因組序列，通過甲烷循環(huán)代謝數(shù)據(jù)庫（MCycDB）對宏基因組數(shù)據(jù)進行甲烷代謝功能和物種注釋。

????該數(shù)據(jù)庫包含298個甲烷循環(huán)功能基因并覆蓋了10條甲烷代謝通路以及610,208條代表性序列。應(yīng)用MCycDB對不同生境（熱泉沉積物、海洋沉積物、淡水、泥炭地、凍土）的宏基因組測序數(shù)據(jù)進行物種和功能注釋，該數(shù)據(jù)庫能快速準確地分析甲烷代謝的微生物群落的結(jié)構(gòu)和功能，具有高度的特異性、覆蓋度和準確性，為研究微生物驅(qū)動的甲烷循環(huán)及其與其他元素的耦合機制提供保障。

甲烷循環(huán)分析結(jié)果展示圖

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經(jīng)典文獻案例

題目：宏基因組和轉(zhuǎn)錄組學揭示紅樹林沉積物中產(chǎn)甲烷菌代謝途徑展[2]

期刊：Microbiome

影響因子：16.837

DOI：10.1186/s40168-020-00876-z

紅樹林是熱帶、亞熱帶海岸帶海陸交錯區(qū)生產(chǎn)能力最高的海洋生態(tài)系統(tǒng)之一，在凈化海水、防風消浪、維持生物多樣性、固碳儲碳等方面發(fā)揮著極為重要的作用。但紅樹林的沉積物碳不會永久保存，一些有機物會轉(zhuǎn)化為CH4重新釋放到大氣中，先前研究已證實在紅樹林沉積物中有產(chǎn)甲烷菌的分布，然而對自然環(huán)境中尤其是紅樹林產(chǎn)甲烷菌的代謝途徑和生態(tài)作用了解甚少。
研究從深圳福田自然保護區(qū)的潮間帶灘涂剖面中以2cm為間隔收集沉積物樣本，剖面深度達到32cm，結(jié)合宏基因組和宏轉(zhuǎn)錄組測序，同時使用引物mlas-mod-F和mcrA-rev-R通過定量PCR確定沉積層中mcrA基因的豐度。結(jié)果表明，發(fā)現(xiàn)在紅樹林沉積物中，Methanofastidiosa、Methanomassiliicoccales、Methanomicrobiales和Methanosarcinales是四類主要的產(chǎn)甲烷菌，并首次分析了產(chǎn)甲烷菌在自然環(huán)境中的代謝途徑。提供了關(guān)于甲烷生成中各種甲烷源的相對重要性的見解，并增進了對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)中不同甲烷生成途徑的理解。

圖2 碳循環(huán)關(guān)鍵基因與屬水平高豐度微生物的共現(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)

參考文獻

[1] MCycDB: A curated database for comprehensively profiling methane cycling processes of environmental microbiomes. Mol Ecol Resour,?2022.
[2] Genomic and transcriptomic insights into?methanogenesis potential of novel?methanogens from mangrove sediments. Microbiome, 2020.