来源:Soil Ecology Letters 发布时间:2022/8/24 11:09:17
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SEL | 前沿研究:数据库和引物的选择对长白山不同植被土壤线虫群落组成的影响

论文标题:Database and primer selections affect nematode community composition under different vegetations of Changbai Mountain(数据库和引物的选择对长白山不同植被土壤线虫群落组成的影响)

期刊:Soil Ecology Letters

作者:Yixin Sun, Xiaofang Du, Yingbin Li, Xu Han, Shuai Fang, Stefan Geisen, Qi Li

发表时间:28 Jul 2022

DOI:10.1007/s42832-022-0153-3

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本研究选取长白山四种不同植被类型(针阔混交林、暗针叶林、岳桦林和苔原带), 基于高通量测序方法比较了线虫常用引物 (3NDf/C_1132rmod、NF1F/18Sr2bR)和数据库 (NT、Silva 和 PR2)的选择对线虫群落组成的影响。结果表明,不同引物和数据库的选择影响了线虫科属水平的注释结果,但线虫群落多样性在不同类型植被之间呈现相似的分布格局。本研究中3NDf引物和NT数据库结合的比对结果可以提供比其他组合更多的线虫属或种水平的信息。因此,本研究进一步强调了需要根据目标分类水平选择合适的引物和数据库,从而更好地利用高通量测序方法开展线虫生态学研究。

文章简介

土壤线虫是陆地生态系统土壤群落的主要组成部分,在维持养分循环和土壤健康方面发挥着重要的作用。高通量测序技术的快速发展为高效鉴定线虫群落组成提供了可能,但线虫的分类注释可能会受到扩增引物和参考数据库的影响,而目前仍缺少不同引物和数据库对线虫群落注释结果的比较研究。

本研究依托中国科学院长白山森林生态系统研究站,选取针阔混交林、暗针叶林、岳桦林和苔原带四种植被类型,开展线虫引物(3NDf/C_1132rmod和NF1F/18Sr2bR) 和数据库(NT_v20200604、Silva138/18s 和PR2_v4.5数据库)的对比研究,试图探究不同的引物和数据库是否影响线虫群落组成的注释结果。研究表明:线虫群落组成的注释受到引物和数据库选择的影响,其中,3NDf引物在三个数据库中的注释在线虫属和种水平上差异明显;而NF1F引物在三个数据库中的注释只在科水平上表现出明显差异。随着线虫分类单元的逐步细化,三个数据库共享的类群也越来越少。在本研究中,3NDf引物和NT数据库结合的比对结果可以提供比其他组合更多的属或种水平的信息。

图1 数据库和引物的选择影响土壤线虫群落组成(MBC: mixed broadleaf-conifer forest 针阔混交林;BE: betula ermanii Cham岳桦林;DC: dark coniferous forest 暗针叶林;AT: alpine tundra 苔原带)

今后,需要根据目标分类水平选择合适的引物和数据库。当研究目标是线虫物种组成和分类调查时,测序方法获得结果的一致性仍然需要进一步提升,因此传统的形态学鉴定仍然必不可少。当研究人员关注线虫群落的生态指数或群落间组成的差异时,常用引物和数据库的注释结果可用于不同处理间的比较。目前用于线虫注释的数据库仍需进一步完善,需要结合不同数据库和不同引物的分析从而获得更准确的线虫分类信息。而关于线虫形态学鉴定和分子生物学方法的一致性方面尚未得出一致的研究结论,未来仍需进一步验证以提高分子方法的准确性。

作者及团队介绍

孙翌昕(第一作者),中国科学院沈阳应用生态研究所土壤生态组2021级博士研究生,研究方向为土壤线虫多样性与生态功能。

李琪(通讯作者),中国科学院沈阳应用生态研究所研究员,博士生导师。从事土壤生态学研究,重点开展土壤微食物网结构和生态功能及其对全球变化的响应与反馈机制研究。

摘要

High-throughput sequencing technology is increasingly used in the study of nematode biodiversity. However, the annotation difference of commonly used primers and reference databases on nematode community is still unclear. We compared two pairs of primers (3NDf/C_1132rmod, NF1F/18Sr2bR) and three databases (NT_v20200604, SILVA138/18s Eukaryota and PR2_v4.5 databases) on the determination of nematode community from four different vegetation types in Changbai Mountain, including mixed broadleaf-conifer forest, dark coniferous forest, betula ermanii Cham and alpine tundra. Our results showed that the selection of different primers and databases influenced the annotation of nematode taxa, but the diversity of nematode community showed consistent pattern among different vegetation types. Our findings emphasize that it is necessary to select appropriate primer and database according to the target taxonomic level. The difference in primers will affect the result of nematode taxa at different classification levels, so sequencing analysis cannot be used for comparison with studies using different primers. In terms of annotation effect in this study, 3NDf/C_1132rmod primers with NT_v20200604 database could provide more information than other combinations at the genus or species levels.

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Soil Ecology Letters(SEL) 由高等教育出版社与中国科学院城市环境研究所共同主办,SpringerNature海外发行。报道领域包括:土壤生物多样性、土壤互营和食物网、土壤微生物组、土壤—植物相互作用、土壤生物地球化学循环、土壤生物修复和恢复、土壤多功能性、土壤生物对环境变化的响应和适应、土壤生态过程的突破性技术、新理论和模型。栏目包括但不限于:letter to editor, perspective, review, rapid report, research article, commentary, SEL digest。

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