基于高通量测序技术评估细菌可培养性

摘要

环境中绝大多数细菌尚未被经典的微生物分离实验所分离纯化培养,这无疑限制了研究者对它们的深入研究与应用.一般认为微生物不可培养的主要原因是实验室条件无法完全构建特定细菌所存在的环境中生长所需的某些关键因素.此外,也存在某些微生物是由于生长速度慢或平板分离方法的低通量特点所引起的分离过程中对它们的忽略.采用对平板上所有菌落逐一挑取的方法存在费时费力和高费用等问题,本研究采取刮取平板上所有微生物进行菌种检测的思路,对一个活性污泥样品进行R2A平板分离实验,而后提取总DNA对细菌16S rRNA基因V4区进行高通量测序,基于文献的界定门、纲、目、科、属、种水平的16S rRNA基因相似度对平板存在的新种以上微生物进行评估,结果表明,所测的48个R2A平板上共有检测出2016个种水平分类操作单元(operational taxonomic units,OTUs),其中共有322个新种(与所有模式菌株98.65％相似度以下)细菌,包括1个新纲、9个新目、16个新科、91个新属和205个新种.其中以大于等于3个平板上出现的高频度新种OTU为?个,包括......,但是高分类阶元(新科以上)的新种细菌一般在测序数据中所占相对丰度极低(通常小于0.01％).本研究暗示,常规平板分离过程可能存在大量被人为忽略的新种菌落,可能是由于其生长缓慢和菌落较小等原因所导致.