细菌基因组

异养细菌——利用有机碳源的细菌——在不同环境中具有不同的分类和功能。由于大量代谢产物可以作为异养生物的潜在碳和能量来源，因此绘制微生物群落中的代谢相互作用和生态位是一项具有挑战性的工作。Nature Microbiology近期发表的文章，发现异养细菌细菌的碳分解代谢偏好可在其基因组反映出来（编码碳利用途径的基因总数不同），揭示出细菌基因组的进化是如何植根于新陈代谢的。

细菌基因组海洋异养细菌碳分解

菌群成像

王炜等：共聚焦成像联手单细胞测序，如何解析复杂的微生物样品？

单细胞测序技术已被用于肠道菌群等复杂微生物样本的研究，但目前，仍很难将细菌的基因组信息与显微成像观察到的细菌表型信息有机结合，深入揭示其生物学机制。近日，上海交通大学杨朝勇、王炜及团队在mLife发表最新研究，开发了一种FLCiSS策略。该策略基于共聚焦荧光成像和单细菌挑选测序方法，通过共聚焦特异荧光信息可对复杂样本中的细菌直接挑选和测序，获取其分类学信息。总之，该策略的开发普适性较好，有利于促进各类复杂细菌样本的深入挖掘，值得关注。

菌群成像单细胞测序共聚焦荧光成像研究论文基础研究

纳米孔测序

Nature子刊：纳米孔R10.4测序无需矫正，可获得更高水平的细菌基因组

Oxford Nanopore测序平台具有高通量、信息丰富、平台设备多样化的特点。纳米孔测序无读长限制，能够对包括短读长在内的任何DNA序列片段进行测序。纳米孔测序的准确度一直被大家关注，研究人员也通过不断更新纳米孔设计和改造马达蛋白酶来提高测序准确度。近日，丹麦奥尔堡大学在Nature Methods发表最新研究，他们通过模拟数据测评了R9.4.1和R10.4纳米孔芯片产生的数据，发现R10.4组装精度提升，主要归结于对均聚物处理能力的提高。此外，R10.4可从纯培养物或宏基因组数据中生成更高水平的细菌基因组，而无需短读长序列校正。但是R9.4.1纳米孔芯片的数据产出量大和成本较低，因此，目前选择R9.4.1加Illumina短读长测序校正的性价比更高，值得相关人员进一步关注和测试。

纳米孔测序细菌基因组研究论文基础研究牛津纳米孔测序

逆转录酶 (RTs)

细菌基因组和宏基因组中逆转录酶的鉴定和分类

目前缺乏用于表征和分类逆转录酶 (RTs) 的工具，本研究中，作者提供了第一个用于预测细菌 RTs 及其类别的工具 myRT，并伴随着基因组邻域信息和可视化。MyRT 既可作为独立软件 (https://github.com/mgtools/myRT) 使用，也可通过网站 (https://omics.informatics.indiana.edu/myRT/) 使用，且通过 https://omics.informatics.indiana.edu/myRT/ 上的 myRT 网络服务器可以轻松访问作者在所有完整细菌基因组中预先计算的假定 RTs 集合。参考基因组和选定宏基因组中的 RTs 预测可在https://omics.informatics.indiana.edu/myRT/collection.php上获得。

逆转录酶 (RTs) 多样性生成逆转录元件 (DGRs) 细菌基因组蛋白质结构域肠道宏基因组

三代测序技术

同济大学团队：三代测序技术助力研究人肠道菌群

尽管进行了数十年的研究，但人们对肠道菌群的组成仍知之甚少。本研究中，作者建立了一种获得高质量的肠道菌群基因组的有效提取方法，并使用第三代测序技术对其进行分析。通过这种方法，作者不仅发现了大量未知基因，还识别了几个新的亚种和物种。这项工作为探索肠道菌群基因组提供了一种新颖可靠的方法，促进了新细菌物种的发现，其进一步加深了人们对构成人类健康和疾病基础的菌群的理解。

三代测序技术肠道菌群重叠群细菌基因组条件病原体

细菌基因组

Nature子刊：分析微生物基因组群体内遗传多样性的软件inStrain

同一物种共存的微生物细胞往往表现出遗传变异，可影响从营养偏好到致病性的表型。在这里，作者介绍了inStrain这个程序，该程序使用宏基因组配对读长来分析整个基因组中的种群内遗传多样性（微生物多样性），并以一种具有微生物多样性意识的方式比较菌群，从而大大提高了以现有方法为基准的基因组比较的准确性。inStrain可以应用于任何宏基因组数据集，以进行微观多样性分析和严格的菌株比较。

细菌基因组泛基因组生物信息软件菌株多样性

metaFlye

Nature子刊：三代长读长宏基因组序列组装新方法metaFlye

长读长测序技术已大大改善了许多筛选的细菌基因组的组装。但最先进的长读长组装软件，仍然很难装配出复杂的宏基因组数据集。在这里，作者介绍了metaFlye，它解决了重要的长读长宏基因组组装难题，例如细菌组成不均和种内异质性，并表明它可以产生准确且连续的装配。作者使用各种模拟的和真实的细菌群落对其进行基准测试，证明了它比最新的长读长装软件Canu，FALCON，miniasm，OPERA-MS和wtdbg结果都更好。

metaFlye 长读长宏基因组组装细菌基因组 k - mers

人体微生物组

用靶向性方法，丰富人类细菌基因组数据库

mSystems近期发表的一项研究，有选择性的优先测序并组装了665个新的人体细菌菌株基因组，有效扩展了已有的人体细菌基因组数据库。

人体微生物组 HMP Genome human microbiome Microbiome

人肠道菌群

Nature子刊：人体肠道菌群研究再添重要资源

肠道菌群研究的下个阶段，将在菌株水平分析肠道菌对宿主健康的作用机制。Nature Medicine发表的最新研究，介绍了一个大型的人肠道菌群资源库BIO-ML，不仅包含近8000个肠道菌分离株和3600多个菌株的基因组序列，还包括80多人的多组学纵向数据，为研究肠道菌群动态和机制再添有力资源。

人肠道菌群 Microbial communities Genetics Genome genomics

环境微生物

宏组基因组和培养组联合揭示热泉微生物组成和功能

泉水提供了重要的生态系统服务，包括饮用水供应、娱乐和水疗，但其微生物群落在很大程度上仍然未知。在这项研究中，我们在温泉的四个采样点包括自然（泉水和井）和人为（储水箱，浴缸）环境的四个采样点表征了意大利Comano Terme的泉水微生物组。这项研究证实，地下水环境中存在着由许多未知类群组成的高度适应的，稳定的微生物群落，甚至存在于可培养的部分中。

环境微生物温泉宏基因组培养组学细菌基因组

细菌基因组

Nature子刊：微生物如何适应植物的？

是什么使病原和共生菌都能与真核宿主保持密切联系呢? Nature Genetics于发表了美国北卡教堂山的Jeffery L. Dangl团队领衔，美国能源部JGI研究所的Tanja Woyke和Susannah G. Tringe共同通讯的文章"Genomic features of bacterial adaptation to plants"，揭示了微生物是如何在与植物的共生、竞争、致病中与植物基因组共进化的历史。同期还配发了Ryan A. Melnyk和Cara H. Haney两位大佬的news & views对文章的导读和重要性评价。重镑成果，值得细读。

细菌基因组植物宏基因组基因家族同源序列

生物信息

极端嗜酸古菌的单菌基因组分析套路

Ferroplasma是极端酸性环境中极难分离培养的古菌，该研究首次获得Ferroplasma acidiphilum的全基因组完成图，获得了其代谢和进化的基本情况，同时为深入研究他们的进化地位、自然生态中的角色和功能提供了基础。

生物信息古菌极端嗜酸菌细菌基因组基因功能

生物碳

ISME：生物碳表面的细菌和它们的固碳作用

这是热心肠菌群 #2 群的群友，来自澳大利亚新南威尔士大学的叶俊博士作为第一作者在ISME上发表的关于生物碳表面细菌的研究。生物碳，是近些年备受关注的领域，有兴趣的人可追随这篇文献去涨知识。

生物碳细菌基因组化能无机过程固碳 Yuxi Zhang

基因注释

Prokka细菌基因组和宏基因组基因注释流程

Prokka是一个神奇的软件，只有一个作者，发表5年引用3千多次可谓神作。目前在细菌菌组、宏基因组领域有非常广泛的应用。

基因注释细菌基因组软件分析流程生物信息

PhiSpy

PhiSpy：在细菌基因组中识别噬菌体

在微生物基因组中发现溶源噬菌体仍然是一个没有明确解决办法的问题。之前的大多数工具依赖于检测含有已知噬菌体同源物的蛋白质编码基因的基因组区域，这阻碍了噬菌体区域的从头发现。在本文中，作者结合了两种方法（基于相似性和基于成分的分析），提出了一种自动化应用程序-PhiSpy，该应用程序可以识别与已知噬菌体基因具有或不具有同源性的噬菌体。PhiSpy是一个在细菌（或者古菌）基因组中识别溶源噬菌体的工具。输入一个经过注释的基因组，它会识别出其中最可能是噬菌体的区域。PhiSpy的原理是识别出溶源噬菌体的几个显著特征，包括：蛋白质长度，转录链的方向，AT、CG的偏斜性，噬菌体特异字长的丰度，噬菌体的插入位点和噬菌体蛋白的相似性。在测试数据集中，其可以准确预测94%的溶源噬菌体，假阴性率为6%，假阳性率为0.66%。

PhiSpy 溶源噬菌体同源性随机森林细菌基因组

基因预测

Prodigal鉴定细菌基因组和宏基因组中的基因

由橡树岭国家实验室计算生物学与生物信息学小组开发的Prodigal是原核生物基因鉴定的流行软件，引用3千多次可谓神作。而且此软件被众多分析流程整合，如抗生素抗生基因鉴定rgi、分箱结果去冗余drep（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1066969984）、宏基因组流程anvio、基因注释流程prokka（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1076111428）、基因组质量评估checkm-genome、分箱流程das_tool（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1036660372）、基因簇鉴定antismash等，引用被严重低估。目前在细菌菌组、宏基因组领域有非常广泛的应用。

基因预测软件细菌基因组宏基因组 Jiachao Zhang