一种独立于培养的方法，用于解开复杂微生物群落中未培养的细菌和功能基因

王云和陈，尹和周，钱和黄、石和宁、康和徐健和罗伯特·M·卡林。和斯蒂芬·罗尔夫和Huang、Wei E。(2012)一种独立于培养的方法，用于解开复杂微生物群落中未培养的细菌和功能基因。 PLOS一号, 7 (10).e47530。(https://doi.org/10.1371/journal.pone.0047530)

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摘要

自然界中大多数微生物未经培养，功能未知。只有基于序列的宏基因组学才能回答“有谁/什么？”但不是“他们在做什么，谁在做，怎么做？”。基于功能的宏基因组学揭示了基因的功能，但通常受到筛选策略的特异性和敏感性的限制，特别是对功能基因表达无明显活性或表型的克隆的鉴定。“基于生物传感器的遗传传感器”（BGT）技术利用全细胞生物传感器定量检测编码指定功能的插入基因的表达，能够从未培养微生物中筛选未知基因的功能。在本研究中，BGT与支持稳定同位素探测（SIP）的宏基因组学相结合，形成了一个与培养无关的SMB工具箱。在萘污染地下水中发现了一个新的功能基因簇，证明了该方法的实用性。具体而言，通过SIP获得的（13）C-DNA部分的宏基因组测序表明，一种未培养的嗜酸菌是萘降解的主要关键菌，尽管在同一地下水中也存在三种可培养的假单胞菌降解菌。BGT验证了一个新的nag2操纵子的功能，该操纵子与另外两个nag和两个nah操纵子共存，用于同一微生物群落中萘的生物降解。焦磷酸测序分析表明，nag2操纵子是萘原位降解的关键功能操纵子，与Ralstonia sp.U2和Polaromonas naphenivorans CJ2中的nag操纵子具有同源性。SMB工具箱将有助于深入了解未培养微生物，并揭示其在自然环境中的生态作用。

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