Science——全球土壤細菌圖譜介紹匯總

1.19號在Science發表了一篇關於土壤微生物群落的重要研究，A global atlas of the dominant bacteria found in soil。短短一周已經有多個公眾號對其進行了解讀，先做個勤勞的搬運工：

本著堅持寫別人沒寫過的東西和不挑刺不舒服兩大原則，再添加一些我關注的細節。

1.本文採集了全球237個樣本，每個樣本採集土壤上層~7.5cm 深度的土樣，而且只採集一個樣本，沒有生物學重複。另外，採樣過程從2003年一直進行到2015年，時間的跨度也非常大。不同季節、年代帶來的差異有多大，本文並沒有提及。

2.Figure S1是採樣點的分布圖。雖然採樣區域覆蓋了五個大洲、絕大多數的氣候條件和土壤類型，但是可以看出採樣點的選擇具有明顯的地域差異，亞洲的點少得可憐啊。另外，圖2是PaperRSS公眾號文章中的一張插圖，這張圖給我的第一印象就是經濟發展程度和土壤生物多樣性呈現負相關關係。而將這兩張圖結合起來看，結果就很有意思了，這237個採樣點絕大多數都是在生物多樣性低的地區。

3.樣本PCR擴增採用341F/805R引物對測定16S rRNA 基因的V3-V4區域。劃分OTU根據Uclust方法，序列相似度>97%劃分為一個phylotype。不過Uclust的方法從準確性和靈敏度上都被證明不夠優秀，目前Uclust的方法早已被替代。

4.得到OTU後序列Resample 數量定在10000，並移除所有樣本中只出現一條序列的種系。細菌群落序列Resample數量定為10000，這裡面也存在一些問題，在下一篇文章中會進行解釋。

5.本文對Dominant phylotypes的定義：

優勢種系型（Uclust, >97%序列相似度）包括高丰度（樣本中前10%相對丰度最高的）和普遍出現（在超過一半樣本中檢測到）兩個條件。基於此篩選出511種的優勢種系型，佔總種系的2%，序列數卻佔到總序列數的41%。換句話說，絕大多數的細菌種系是稀有種系，只有非常少的種系丰度較高，且分布廣泛。

6.為了證明本文的結論，研究者還另外與其他實驗還進行了交叉驗證(cross-validation)。與一項宏基因組研究的數據相比有85%的優勢種系相同；與地球微生物組計劃(Earth MicrobiomeProject, EMP)的數據相比相比有80%的優勢種系相同。這種交叉驗證的方法值得學習。

7.採用隨機森林方法研究棲息地偏好，考察了15個環境因子：氣候（乾旱指數，最低和最高溫度，降水季節性，平均日溫度），紫外光，凈初級生產力，土壤非生物屬性（土壤質地，pH，總C、N、P濃度，C：N），生態系統類型（森林和草原）。其中53% (270)的優勢種系具有棲息地偏好（環境因子解釋量>30%），pH，氣候因子（乾旱指數，最高溫度，平均日溫度），植物生產力是預測微生物丰度的最佳因子。但是還有241個優勢種系不能確定環境因子的影響。作者推測可能與重要但卻難以測定的環境因子相關，如土壤可利用C；或他們的模型沒有考慮細菌與植物、真菌、動物的相互作用關係。

一個環境工程專業卻做生信分析的深井冰博士，深受拖延症的困擾。想給自己一點壓力，爭取能夠不定期分享學到的生信小技能，亦或看文獻過程中的一些筆記與小收穫，記錄生活中的雜七雜八。

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