????磷是包括微生物在內(nèi)的所有生命體中不可缺少的元素。在生物大分子核酸、高能量化合物ATP、以及生物體內(nèi)糖代謝的某些中間體中，都有磷的存在。在自然界中，磷的循環(huán)包括可溶性無機(jī)磷的同化、有機(jī)磷的礦化、不溶性磷的溶解等。微生物分解含磷化合物的作用，分為有機(jī)磷化合物的分解和無機(jī)磷化合物的分解兩種，因此微生物在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)土壤磷循環(huán)和磷有效性的調(diào)控中起著重要作用。

????目前，對于環(huán)境中磷元素循環(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。功能基因擴(kuò)增具有引物特異性，覆蓋不夠全面，只能獲得部分的磷元素循環(huán)相關(guān)基因。雖然宏基因組測序技術(shù)發(fā)展迅速，但是人們對于關(guān)鍵的磷循環(huán)基因和微生物及其生態(tài)功能尚不清楚。因此，了解微生物驅(qū)動(dòng)的磷循環(huán)和它們的生態(tài)效應(yīng)至關(guān)重要。

凌恩生物全新升級宏基因組磷循環(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。

????凌恩生物全新升級宏基因組磷循環(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，通過查閱大量基于宏基因組測序分析環(huán)境微生物群落元素循環(huán)的相關(guān)文件，建立了完整的磷循環(huán)循環(huán)模式圖。

????通過建立完整的磷循環(huán)過程模式圖，確定不同代謝過程所涉及的功能基因及其豐度計(jì)算方法，基于宏基因組測序數(shù)據(jù)的基因注釋及豐度定量結(jié)果，對環(huán)境樣品微生物群落磷循環(huán)能力進(jìn)行分析及比較。構(gòu)建了包含5個(gè)關(guān)鍵基因，涵蓋2個(gè)P循環(huán)子路徑的完整磷循環(huán)分析方案，基于該方案可對識別到的相關(guān)功能基因進(jìn)行物種分類學(xué)注釋，識別環(huán)境樣本中參與磷循環(huán)的主要功能微生物種屬，并快速準(zhǔn)確地分析磷循環(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磷元素循環(huán)的整體水平及其影響因素，為環(huán)境健康和影響評價(jià)提供基因水平上的有力證據(jù)。

新升級的宏基因組磷循環(huán)

分析內(nèi)容包含四大分析模塊：

磷循環(huán)功能基因豐度定量及比較分析

磷循環(huán)功能基因路徑圖

樣本間/組間Beta多樣性比較分析

宿主微生物識別及與功能基因的聯(lián)合分析

新升級的宏基因組磷循環(huán)分析對結(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)果無需任何調(diào)整即可直接達(dá)到文章發(fā)表要求。

凌恩生物磷循環(huán)分析結(jié)果展示圖

經(jīng)典文獻(xiàn)案例

題目：土壤團(tuán)聚體的氮磷循環(huán)[2]

期刊：Science of the Total Environment

影響因子：10.753

DOI：10.1016/j.scitotenv.2021.147329

????土壤團(tuán)聚體被認(rèn)為是產(chǎn)生溫室氣體的生化反應(yīng)器，為了闡明微生物在土壤團(tuán)聚體中的作用及其對養(yǎng)分循環(huán)的貢獻(xiàn)。本研究應(yīng)用宏基因組學(xué)以及宏基因組binning重建微生物MAGs，研究了不同有機(jī)物質(zhì)改良劑（牛糞和泥炭）和不同土壤團(tuán)聚體大小影響的氮磷循環(huán)遺傳機(jī)制。

????研究表明與無機(jī)磷溶解相關(guān)的gcd和ppx基因在所有宏基因組數(shù)據(jù)中占主導(dǎo)地位。無論施肥方式如何，gcd基因在超大土壤團(tuán)聚體（P<0.05）和大土壤團(tuán)聚體（P<0.01）中的相對豐度顯著高于微土壤團(tuán)聚體。為了進(jìn)一步表征土壤養(yǎng)分循環(huán)中的微生物及其遺傳機(jī)制，作者利用宏基因組重建了11個(gè)適應(yīng)氮和磷代謝的MAGs。gcd基因編碼一種介導(dǎo)無機(jī)磷溶解的酶，在所有樣品中占主導(dǎo)地位。7個(gè)高質(zhì)量的MAGs含有g(shù)cd，拷貝數(shù)從1到7不等。在OM和PV處理下，具有磷溶解性的MAGs遺傳性增大。該研究為不同土壤團(tuán)聚體組分和施肥制度下，微生物對DNRA和P-溶解活性的遺傳潛力，提供了全面的見解。

參考文獻(xiàn)

[1] Cycling of reduced phosphorus compounds in soil and potential impacts of climate change. European Journal of Soil Science, 2021.

[2]?Metagenomic insights into nitrogen and phosphorus cycling at the soil aggregate scale driven by organic material amendments. Science of the Total Environment, 2021.