El metano, con la fórmula química CH4, está ampliamente distribuido en la naturaleza y es el compuesto orgánico más simple y el hidrocarburo más simple. Pero también es un gas de efecto invernadero importante. Es un poderoso gas de efecto invernadero superado solo por el dióxido de carbono. Tiene un gran impacto en el medio ambiente y el cambio global. Su potencial para causar el calentamiento global es 28 veces mayor que el del CO2, lo que representa alrededor de 20 % del calentamiento global. %. El proceso metanogénico y el proceso de oxidación del metano son dos vías bien estudiadas en el metabolismo del metano, y los microorganismos juegan un papel vital en él. Más de dos tercios de las emisiones globales de CH4 provienen de la producción microbiana, y la mayoría de los microorganismos productores de CH4 (es decir, los metanógenos) son arqueas anaeróbicas que habitan en ambientes anóxicos.
Figura Rutas y familias de genes clave relacionadas en el ciclo del metano[1]
Solución de análisis metagenómico del ciclo del metano nueva y mejorada
El análisis metagenómico del gen del ciclo del metano es el uso de la tecnología de secuenciación metagenómica para descifrar las capacidades y actividades funcionales de los microorganismos en diferentes hábitats y reconstruir su papel en el proceso del ciclo del metano. La secuencia del genoma de los microorganismos en el hábitat se obtuvo mediante la tecnología de secuenciación de illmina, y la función del metabolismo del metano y la anotación de especies se realizaron en los datos metagenómicos a través de la base de datos del metabolismo del ciclo del metano (MCycDB).
La base de datos contiene 298 genes funcionales del ciclo del metano que cubren 10 vías metabólicas del metano y 610 208 secuencias representativas. Aplicación de MCycDB para realizar anotaciones funcionales y de especies en datos de secuenciación metagenómica de diferentes hábitats (sedimentos de aguas termales, sedimentos marinos, agua dulce, turberas, permafrost), la base de datos puede analizar de manera rápida y precisa la estructura y función de las comunidades microbianas que metabolizan metano, con un alto grado de especificidad, cobertura y precisión proporciona una garantía para el estudio del ciclo del metano impulsado por microbios y su mecanismo de acoplamiento con otros elementos.
Visualización de los resultados del análisis del ciclo del metano
Tabla de anotaciones de genes relacionados con la ruta del metabolismo del metano
Mapa de calor de la abundancia taxonómica de los genes del ciclo del metano
Mapa de calor de la abundancia subtaxonómica de los genes del ciclo del metano
Mapa de red de genes relacionados con el metabolismo del metano
Caso de literatura clásica
Título: Metagenómica y transcriptómica revelan vías metabólicas de metanógenos en sedimentos de manglares [2]
Revista: Microbioma
Factor de impacto: 16.837
DOI: 10.1186/s40168-020-00876-z
Los manglares son uno de los ecosistemas marinos más productivos de la zona costera tropical y subtropical y juegan un papel extremadamente importante en la purificación del agua de mar, la prevención de vientos y olas, el mantenimiento de la biodiversidad y el secuestro de carbono. Sin embargo, el carbono en los sedimentos de los manglares no se conservará de forma permanente y parte de la materia orgánica se convertirá en CH4 y se liberará a la atmósfera.Estudios anteriores han confirmado la distribución de metanógenos en los sedimentos de los manglares, pero para los entornos naturales, especialmente los manglares. Los roles ecológicos de los metanógenos son poco conocidos.
El estudio recolectó muestras de sedimentos a intervalos de 2 cm de la sección intermareal de la planicie intermareal de la Reserva Natural de Shenzhen Futian, y la profundidad de la sección alcanzó los 32 cm Combinado con secuenciación metagenómica y metatranscriptoma, los cebadores mlas-mod-F y mcrA-rev-R se utilizaron al mismo tiempo mcrA. La abundancia del . Los resultados mostraron que se encontró que Methanofastidiosa , Methanomassiliicoccales , Methanomicrobiales y Methanosarcinales son cuatro grupos principales de metanógenos en los sedimentos de manglares , y se analizaron por primera vez las vías metabólicas de los metanógenos en ambientes naturales. Brinda información sobre la importancia relativa de varias fuentes de metano en la metanogénesis y mejora la comprensión de las diferentes vías de metanogénesis en los ecosistemas de manglares.
Figura 1 Construcción de una red de coocurrencia basada en datos de secuenciación del gen 16S rRNA
Tabla 1 Información estadística de los genomas MAG de 13 metanógenos
Figura 2 La red de coocurrencia de genes clave en el ciclo del carbono y microorganismos de gran abundancia a nivel de género
Figura 2 Análisis filogenético y de nivel de expresión
Figura 3 Predicción de vías metabólicas en los principales metanógenos
Figura 4 Abundancia relativa (a) y nivel de expresión (b) de genes relacionados con el metabolismo del metano involucrados en tres vías metabólicas
referencias
[1] MCycDB: una base de datos seleccionada para perfilar exhaustivamente los procesos de ciclo del metano de los microbiomas ambientales. Mol Ecol Resour, 2022.
[2] Conocimientos genómicos y transcriptómicos sobre el potencial de metanogénesis de nuevos metanógenos de sedimentos de manglares. Microbioma, 2020.