单细胞拉曼激活分类和培养 (scRACS-Culture) 用于评估和开采自然界的现场酸盐溶解微生物
Xiaoyan Jing1,2,3,4, Yanhai Gong1,2,3,4, Huihui Pan1,2,3,4
1Single-Cell Center, CAS Key Laboratory of Biofuels, Shandong Key Laboratory of Energy Genetics, Qingdao Institute of BioEnergy and Bioprocess Technology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao, Shandong, China.
ISME communications
|November 8, 2023
概括
一个新的一个新的一个新的.
科学领域:
- 微生物学与环境科学 微生物学与环境科学
- 单细胞分析和微生物发现
背景情况:
- 传统的微生物研究依赖于"首先培养"的方法,限制了对未培养微生物的分析.
- 从环境样本直接评估微生物活动和功能的现场存在重大挑战.
研究的目的:
- 引入和验证一种新的"屏幕优先"战略,用于微生物功能评估和采矿.
- 能够直接从污水等环境样本中分离和描述功能性微生物,特别是酸盐溶解微生物 (PSM).
主要方法:
- 开发一个单细胞拉曼激活分类和培养 (scRACS-Culture) 工作流程.
- 使用D2O摄入速率,选单个细胞以检测在位有机酸盐溶解活性.
- 使用拉曼激活的重力驱动封装 (RAGE) 进行单细胞分类和随后的培养.
- 单细胞拉曼激活测序 (scRACS-Seq) 用于未培养微生物分析的应用.
主要成果:
- 成功分离了强有机酸盐溶解微生物 (PSM) 的纯种植物,包括Comamonas spp.,Acinetobacter spp.,Enterobacter spp.和Citrobacter spp.
- 证明,与纯培养相比,孤立的PSM的in situ酸盐溶解活性比纯培养高90-200%.
- 发现了一种以前未知的,低丰度的有机PSM,Cutibacterium spp.,利用特定的酶和运输系统在污水中溶解酸盐.
- 鉴定参与Cutibacterium spp.酸盐获取的关键基因和系统,包括金属化酶 (MPP) 和5'-核化酶 (ushA).
结论:
- 使用scRACS-Culture和scRACS-Seq的"屏幕优先"策略对于环境微生物的功能评估和挖掘非常有效.
- 这种方法克服了"文化第一"范式的局限性,使得发现新型微生物及其功能成为可能.
- 该研究强调了现场活动评估对于了解污水等复杂环境中的微生物能力的重要性.
