构建甲烷代谢数据库用于环境微生物组的甲烷循环过程分析

构建甲烷代谢数据库用于环境微生物组的甲烷循环过程分析

甲烷作为一种清洁能源以及对温室效应贡献较大的气体，广泛分布于海洋，湿地，热泉以及沼气等环境中。研究甲烷代谢过程不仅能增加我们对甲烷代谢机制的认识，更能为解决全球能源紧张问题以及温室效应的改善提供理论依据。近年来，宏基因组学技术成为研究环境微生物群落结构和功能的重要手段，该技术也被广泛应用于甲烷代谢的研究。但由于目前的公共数据库在研究甲烷代谢方面存在局限性，我们基于现有数据库以及甲烷代谢的相关研究进展，构建了甲烷代谢数据库（MCycDB）用于快速准确地对宏基因组数据进行甲烷代谢功能和物种注释。该数据库包含298个甲烷循环功能基因并覆盖了10条甲烷代谢通路以及610,208条代表性序列（100% identity）。同时，MCycDB包含了细菌的48个门和2197个属以及古菌的5个门和100个属，古菌主要涉及广古菌门、奇古菌门以及泉古菌门，细菌主要涉及α-变形菌门和γ-变形菌门。我们应用MCycDB对不同生境（热泉沉积物、海洋沉积物、淡水、泥炭地、冻土）的宏基因组测序数据进行物种和功能注释，该数据库能快速准确地分析甲烷代谢的微生物群落的结构和功能。与已知数据库（arCOG, COG, eggNOG, KEGG）相比，MCycDB对分析宏基因组中甲烷循环微生物群落具有高度的特异性、覆盖度和准确性，为研究微生物驱动的甲烷循环及其与其他元素的耦合机制提供保障。研究成果于2022年1月17日在Molecular Ecology Resource（中科院SCI一区，影响因子7.09）上发表，题目为“MCycDB: A curated database for comprehensively profiling methane cycling processes of environmental microbiomes”。中山大学硕士研究生钱露与创新团队骨干成员贺志理教授分别为文章的第一作者和通讯作者。

该研究得到了国家自然科学基金、南方海洋实验室创新团队建设科研经费等的支持。

原文链接：https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.698385