情况菌群单细胞RACS-Seq技能问世

单细胞拉曼分选耦合测序（RACS-Seq）是分析情况菌群功效机制的紧张本领，但拉曼分选后单个细菌细胞基因组的笼罩度通常低于10%，极大限定了其应用。

克日，中国科学院青岛生物能源与历程研究所单细胞中间基于自主研制的RAGE（重力驱动单细胞液滴包裹拉曼分选）技能、仪器和相应试剂盒，初次实现了准确到一个细菌细胞、全基因组笼罩度凌驾92%的情况菌群scRACS-Seq，为情况微生物组原位代谢功效研究提供了一个强有力的新东西。

泥土是地球上最紧张的生态体系之一，泥土微生物组的代谢运动支持着农业与畜牧业，也在地球元素轮回、环球天气改变中起着要害性作用。同时，泥土菌群也是地球上最多样与最庞大的微生物组之一，此中大部门微生物尚难以造就，是以，单个细胞精度的拉曼阐发—分选—测序（Single-cell RACS-Seq，简称scRACS-Seq）计谋，是分析泥土等情况菌群之代谢机制的紧张本领。

然而，针对情况菌群的scRACS-Seq一向以来存在两大瓶颈，一是难以无损、快速地猎取具有特定拉曼表型的单个细胞；二是难以得到高笼罩度的单细胞基因组数据。这已经成为scRACS-Seq技能体系在庞大菌群中遍及应用的要害瓶颈。

针对这一共性难点题目，该所单细胞中间荆晓艳、公衍海和徐腾等构成的团结攻关小组，基于前期发明的RAGE-Seq技能，从液相拉曼阐发稳健同位素底物饲喂的泥土菌群动身，将特定拉曼表型的细菌单细胞精准分散并包裹到皮升级液滴中，进而耦合卑鄙基因组测序。

研究效果评释，泥土菌群中细胞代谢活泼的低品貌物种可经耦合重水饲喂与标志的RAGE-Seq精准地辨认和分选，其单细胞基因组笼罩率高达近93％；同样，基于RAGE-Seq，含类胡萝卜素的泥土微生物细胞能实现单个细胞辨别率、高基因组笼罩度的代谢重修，从而完备、深入地发掘其类胡萝卜素合成途径；这些“原位”合成类胡萝卜素的泥土微生物细胞中，既有代谢活泼的，也相称部门是惰性的，评释基于纯造就的计谋势必错失这些代谢惰性的功效微生物，是以“原位”、单细胞精度的功效细胞辨认和分散，对付全面、客观的菌群功效分析和资源发掘具有紧张意义。

别的，该事情还通过组分与状态均准确可控的人工菌群，创建了体系且严厉的scRACS-Seq质量评价与操纵体系。

基于该体系，团队发觉，该技能能将差别拉曼表型的细菌单细胞从菌群中快速、精准分散，在包管单细胞拉曼光谱质量的同时，分选正确性达100%。别的，以来自于靶标细胞四周水相的空液滴为阴性对比，发觉靶标细胞序列被菌群中其他细胞DNA污染的概率极低。这些事情定量证明白scRACS-Seq的敏锐度、特异性和可靠性。

记者相识到，作为RACS技能家属的新成员，scRACS-Seq可以在庞大菌群中以单个微生物细胞的辨别率创建新陈代谢与基因组的联络，从而准确答复“谁在做什么，为什么”。

在此底子上，单细胞中间研制和财产化了单细胞拉曼分选—测序耦合体系（RACS-Seq仪器），以及相应的RAGE芯片和单细胞阐发试剂盒。试剂盒包罗情况样品中微生物单细胞提取与制备、稳健同位素饲喂细胞、单细胞核酸裂解与扩增等关键的应用。该体系广谱实用于细菌、古菌、真菌和动植物细胞，办事于涵盖种种庞大生态体系的研究和应用。

该事情得到了中国科学院“泥土—微生物体系功效及其调控”先导专项、国度天然科学基金委、青岛星赛生物科技有限公司等的支持。