微生物所高程团队提出跨环境梯度平均基因组大小估算新框架

群落平均基因组大小（community-level average genome size，AGS）是连接微生物群落结构、环境适应与生态功能的重要基因组性状。然而，不同方法分析同一环境梯度时，可能得到方向相反的AGS变化趋势，给生态规律的判断与解释带来困难。

针对这一问题，中国科学院微生物研究所高程团队提出了功能—分类多样性标度差（functional–taxonomic scaling difference，ΔFTS）框架。该框架以标准化功能多样性与标准化分类多样性之差为指标，对相互冲突的AGS估算结果进行交叉检验。该框架基于“细菌基因组越大，通常编码基因越多、功能广度越高”的生物学认知，为评估不同估算结果的合理性提供了新的判定依据。

在土壤碱性pH梯度和盐度梯度这两条相互独立的梯度中，研究发现，基于16S rRNA基因宏条形码与宏基因组的两类方法得出了相反的AGS变化趋势。ΔFTS分析表明，宏基因组估算结果更符合上述生物学预期，并得到宏基因组组装基因组（MAG）大小变化及基因共现网络模块大小等证据的支持。相比之下，宏条形码估算结果偏离了这一预期，且在极端碱性或高盐环境中偏离尤为明显。进一步分析表明，相关类群在参考基因组数据库中的代表性不足，是导致宏条形码性状推断产生系统性偏差的重要原因之一。

中国科学院微生物研究所博士研究生朱欢欢、已毕业硕士研究生陈晓烨为文章共同第一作者，高程研究员与特别研究助理陈沛霖为论文共同通讯作者。中国科学院东北地理与农业生态研究所黄迎新研究员、黑龙江省科学院微生物研究所夏海华研究员等参与了相关工作。研究获得中国科学院战略性先导科技专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目支持。

相关研究成果以“Functional–Taxonomic Scaling Resolves Conflicting Average Genome Size Estimates Across Environmental Gradients”为题在线发表在 Advanced Science上。

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.77591

ΔFTS框架及其在土壤pH和盐梯度上的应用