大家好，本期小编分享的这篇微生物活性的表征对于理解微生物群落的基本生物学是必不可少的，因为微生物组的功能是由其生物化学活性(“活的”)的群落成员定义的题为 RNA-based ampli con sequen cingis ineffe ctivein measu ring meta bolic activity inenv iron mental micro bial commu nities（基于RNA的扩增子测序在测量环境微生物群落的代谢活性方面无效) 的研究论文。
01
研究背景
微生物活性的表征对于理解微生物群落的基本生物学至关重要，因为微生物组的功能由其生化活性（“可行”）群落成员定义。
目前基于序列的技术很少能区分微生物活动，因为它们无法区分活的和死源的DNA。因此，我们对微生物群落结构以及人类与周围环境之间传播的潜在机制的理解仍然不完整。
作为一种潜在的解决方案，基于16S rRNA转录物的扩增子测序（16S-RNA-seq）已被提出作为表征微生物组活性成分的可靠方法，但其功效尚未得到系统评估。
在这里，我们介绍了我们的工作，以基准基于RNA的扩增子测序，用于合成和环境来源的微生物群落的活性评估。
见图一
16S-RNA-seq可准确量化简单合成群落中的微生物活力。
图一
a DNA和RNA文库中1种活/死大肠杆菌和血性链球菌混合物的预期群落结构：第（100）组（100）RNA文库中预期2%活大肠杆菌（DNA文库）和100%大肠杆菌; （0）RNA文库中预期3%死亡的大肠杆菌（DNA）和100%大肠杆菌;（100）4%活血根（DNA）和100%血红链球菌（RNA）;（0）5%死亡血根沙门氏菌（DNA）和50%血根沙门氏菌预期（RNA）;（50）6%活大肠杆菌和50%活血统链球菌（DNA），与RNA文库中预期的比例相同;（50）7%的大肠杆菌死亡和50%血红链球菌（DNA）死亡，RNA文库中预期没有信号;（25）25%活大肠杆菌，67%活血链球菌，33%死血链球菌（DNA）和8%大肠杆菌和25%血性链球菌（RNA）; （25）50%活的大肠杆菌和67%的死大肠杆菌，33%活的血根（DNA），9%的血统链球菌和50%的大肠杆菌（RNA ）;（50）100%活大肠杆菌，10%死血链球菌（DNA）和50%大肠杆菌（RNA）;（50）100%死亡的大肠杆菌和16%活血统链球菌（DNA）和10%血红链球菌（RNA）。
b 从 16 种合成培养物的 DNA 和 RNA 提取中检测到 <>S rRNA 基因拷贝数。
c DNA和RNA文库中<>S-RNA-seq合成群落成员的相对丰度。每个实验有三个生物学重复。正如预期的那样，实验结果紧随预测的简单群落组成，尽管微生物的相对丰度波动很小。
见图二
16S-RNA-seq无法区分加标现实群落中的活性和整个微生物组。我们对16S-RNA-seq的第二次评估使用了四种环境微生物群落类型（高和低生物量以及高和低预期活性），并添加了不同水平的培养/热杀灭大肠杆菌。
图二
a 在所有样品中检测到平均丰度最高的15个分类群的相对丰度，不同样品类型之间存在明显差异。对计算机屏幕和小鼠进行了四个生物学重复，对唾液和土壤进行了三个生物学重复。
b 来自DNA和RNA文库的Bray-Curtis群落内部和之间的差异表明RNA（cDNA）和DNA对之间没有显着差异（PERMANOVA R2：2.3%， 罗斯福q：0.254）。RNA（cDNA）文库显示出最高的重复间差异性，在大多数情况下，其次是DNA。标有“sample_DNA”（例如Screen_DNA）的色谱柱在指定的DNA文库中显示出差异。那些带注释的“type_RNA”（例如，Screen_RNA）表示RNA文库中的计算，而“type_between”（例如，Screen_between）表示DNA与RNA文库中配对样品之间的距离。
c 在根据每个样本的成对布雷-柯蒂斯不相等性构建排序后，这些差异主要由样本类型解释。正如预期的那样，屏幕和鼠标排列得最接近。线连接DNA和RNA文库中的相同样品。
见图三
16S-RNA-seq表明波士顿（MBTA）地铁系统样本中的DNA和RNA文库之间存在细微差异。
图三
a DNA和RNA文库中四种样本类型中均值最高的15个分类群的相对丰度表明，分类组成总体上相似。每列代表一个生物重复。
b 布雷-柯蒂斯 DNA 和 RNA 文库内/之间 MBTA 样品之间的距离分布。
c 使用布雷-柯蒂斯距离对MBTA样品进行主坐标分析（PCoA）。样本类型和库类型都是整体社区构成的驱动因素。
d 四种不同丰度的分类群，在各种样品类型的RNA文库中持续富集或耗尽。醋杆菌科和Solirubacter属在RNA文库中始终富集，而链球菌目和人类共生Prevotella属在RNA文库中定量不足（混合效应线性模型，q值分别为= 0.002，0.003，0.002和0.012）。
见图四
16S-RNA-seq表明，根据环境类型，一些分类群可能或多或少可行。
图四
a 使用滤波OTU之间的Bray-Curtis差异进行的PCoA分析。样本类型是整体成分差异的主要贡献（R2= 64.3%，FDR q = 0.001），而文库类型也驱动相似来源样本的成分变化（R2= 2.0%，FDR q = 0.001），这表明16S-RNA-seq在类似样品中提供了DNA与RNA文库之间的一些区别。
b 布雷-柯蒂斯DNA和RNA文库内/之间的距离分布。通常，BE样本往往具有更高的差异性;室内空气样本在DNA和RNA文库之间的差异最大。
c 卟啉螺科、裂头蚴科、肠杆菌科、梭菌科、菊科和蕨属的RNA/DNA相对丰度比。16S-RNA-seq表明这些家族中“相对活性”的总体趋势。
02
研究结论
总之，我们的研究结果发现，虽然单独的16S-RNA-seq可能永远无法完全量化微生物群落的活力，但它可以提供哪些群落成员在类似环境中通常可行的定性概况，并且仍需与其他分子方法相结合，以了解BE的持久性，代谢和潜在健康后果的机制， 环境和人类微生物组[62，63]。
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