导语
前几期，小编给大家介绍了元莘生物宏基因组产品的新增的一些功能注释数据库。今天主要给大家分享宏基因组中的另一高分文章“利器”——生物地球化学循环。
元莘生物研发技术团队潜心研发，通过查阅大量研究文献和资料整理，在KEGG数据库的基础上进一步整合了KOFAM、Pfam和TIGRfam、dbCan2、MEROPs、PCyCDB数据库，利用蛋白结构域寻找功能基因，整理构建了专门用于碳（C）、氮（N）、磷（P）、硫（S）循环的功能基因集，帮助微生物研究者们实现更深入、更全面的数据挖掘。广泛适用于各种环境样本的研究，如各类型水体（湖泊、海洋、污水、地下水等）、土壤、沉积物、粪便等。
分析流程
接下来，小编将带大家简单了解如何利用微生物群落数据进行元素循环分析，进而挖掘微生物在各元素循环过程中的重要作用。
案例分享
1.猪粪堆肥宏基因组分箱分析揭示高岭土改良氮循环的机理
发表期刊：Bioresource Technology
影响因子：9.7
时 间：2024.02
如何有效控制堆肥氮流失，提高堆肥产品质量已成为当前研究的热点。本研究通过宏基因组测序与qPCR相结合的方法，揭示了不同浓度高岭土对减少堆肥过程中氮损失的积极作用。结果表明：在第35天，添加0.5%高岭土显著上调了nosZ和nifH基因的表达，同时降低了norB基因的丰度，使NH3和N2O排放量分别减少了61.4%和17.5%。值得注意的是，本研究首次研究了堆肥过程中宏基因组组装基因组中氮功能基因和重金属抗性基因的共存现象。越来越多的证据表明，高岭土通过钝化作用有效地阻碍了Cu/Zn与nirK和nosZ基因还原酶的结合。本研究提供了一种提高堆肥品质和废物利用的新方法。
2.嗜酸功能群落驱动酸性矿山排水湖元素地球化学循环的宏基因组研究
发表期刊：Journal of Hazardous Materials
影响因子：12.2
时 间：2024.03
酸性矿井水(AMD)具有强酸性(pH<3.5)和高金属浓度的特点，而嗜酸菌在AMD的产生、演变和衰减中起着关键作用。本研究采用宏基因组学方法，分析了中国AMD湖(pH ~ 3.0)嗜酸群落的季节变化及其在元素循环中的作用。结果表明，湖水中真核藻类大量繁殖，其中球藻属在1月和5月占优势，小球藻属在7月占优势。衣藻在12月的广泛生长导致叶绿素a浓度超高，为生态系统提供了丰富的有机碳。此外，铁氧化和氮固定的细菌Ferrovum有助于碳固定。根据古菌Ca. Nitrosotalea的研究，酸性湖泊中可能存在氨氧化现象。为了在缺乏营养的环境中获得竞争优势，一些嗜酸菌表现出兼性特征，例如最丰富的嗜酸菌既能利用有机碳，也能利用无机碳，同时从有机物、无机硫和光中获取能量。这表明，这表明，光是AMD湖元素循环的主要驱动力，而不是还原铁硫的化学能。该研究结果有助于AMD生物修复策略的发展。
3.土壤pH值和碳质量指数调节着土壤等腐质土壤碳、氮、磷的生物地球化学循环耦合
发表期刊：Journal of Hazardous Materials
影响因子：12.2
时 间：2024.03
土壤生物地球化学循环对调节生态系统功能和服务至关重要。然而，微生物驱动的生物地球化学过程及其耦合机制在土壤剖面中的研究却很少。本研究采用鸟枪法研究了干润和湿润等腐质土壤腐殖质层(A层)和母质层(C层)土壤功能成分的垂直分布及其对碳(C)、氮(N)和磷(P)循环的贡献。结果表明：微生物功能基因的多样性和相对丰度受土层和土壤类型的影响。在腐殖质层中，N矿化和C分解基因的相对丰度显著高于母质层，而P循环相关基因、C分解抗性基因和反硝化基因的相对丰度显著低于母质层。与湿润腐土相比，干润腐土的C分解基因相对丰度较低，而N矿化和P循环相关通路相对丰度较高。网络分析显示，与腐殖质层相比，母质层具有更多的相互作用和更强的功能基因网络稳定性。重要的是，本研究揭示了特定微生物群介导的土壤C、N、P生物地球化学循环耦合过程的潜在机制。土壤pH和碳质量指数(CQI)是调节生物地球化学循环中功能基因相对丰度和相互关系的敏感指标。本研究有助于更深入地了解土壤微生物的生态功能，从而为土壤微生物资源的开发利用和土壤生态防治策略的制定提供理论依据。
产品优势
1. 整合最新的生物地球化学循环功能的数据库
2. 广泛适用于各种环境样本的研究
3. 提供清晰简洁的循环途径示意图
4. 构建物种与功能网络分析评估生物地球化学步骤之间的相关性和微生物（门水平）的连接贡献
5. 元素反应时序图反映了微生物群落的恢复程度
6. 微生物对代谢反应贡献指标以及可视化
做测序，找元莘；问质量，包的呀！
参考文献
[1] Li H, Zhao Z, Shi M, et al. Metagenomic binning analyses of swine manure composting reveal mechanism of nitrogen cycle amendment using kaolin[J]. Bioresource Technology, 2024, 393: 130156.
[2] Ma L, Banda J F, Wang Y, et al. Metagenomic insight into the acidophilic functional communities driving elemental geochemical cycles in an acid mine drainage lake[J]. Journal of Hazardous Materials, 2024, 466: 133070.
[3] Liu Z, Gu H, Yao Q, et al. Soil pH and carbon quality index regulate the biogeochemical cycle couplings of carbon, nitrogen and phosphorus in the profiles of Isohumosols[J]. Science of The Total Environment, 2024, 922: 171269.
