微生物生态学是研究微生物之间及其与环境之间关系的学科。微生物的多样性，分布，丰度，特定的相互作用，以及它们对生态系统的影响。
由科学杂志选出自然作为2020年需要关注的技术之一，单细胞测序欧宝体育官网网址是单细胞生态学中的新兴技术。它是指在单细胞水平上通过全基因组或转录组扩增对核酸分子进行高通量测序的技术。欧宝体育官网网址该技术可以揭示单个细胞的基因结构和基因表达水平，反映细胞之间的异质性，分析单个细胞对生态系统或生物的贡献。
图1所示。微生物生态学中单细胞测序的工作流程。欧宝体育官网网址(Woyke 2017)
优势
单细胞测序具有其独特而不欧宝体育官网网址可替代的优势扩增子测序欧宝体育官网网址和宏基因组测序欧宝体育官网网址-扩增子测序难以在属以欧宝体育官网网址下准确分类，难以深入探究物种的功能信息;宏基因组测序往往会遗漏一欧宝体育官网网址些低丰度的物种。而单细胞测序，与研究基因组全图的宏基欧宝体育官网网址因组测序相比，就像一个放大镜，在单细胞水平上仔细检查序列。这使得单细胞测序技术成为研究单细胞基因组、分析欧宝体育官网网址群体异质性、探索种间关系、促进系统发育和功能结构联合研究的有力工具。
欧宝官网app苹果下载微生物生态学中的应用
单细胞测序和组学为探索复欧宝体育官网网址杂环境中的微生物生态提供了新的机会，促进了以下各个领域的发展：
单细胞基因组单细胞基因组学远离宏基因组学的组装策略，可以获得更准确的基因信息，如单细胞质粒、病毒等，有利于进一步探索未知微生物，特别是无法培养的微生物的功能。这将促进微生物功能预测和系统发育鉴定，极大地丰富微生物的多样性。
病原微生物研究单细胞测序在研究病毒多样性和欧宝体育官网网址细胞对病毒感染的反应方面也有重要价值。目前，单细胞测序技术已被用于研究多种病毒，包括H欧宝体育官网网址IV、登革病毒、HPV、HBV、HCV、A型流感病毒、带状疱疹口炎病毒等，为病毒研究提供参考。
人口的异质性：微生物种群异质性是一种适应性特征，可以提高微生物对多变或异质环境条件的适应性。物种鉴定中常用的系统发育基因高度保守，只能在属水平上鉴定微生物，更不用说研究生态系统中单个细胞的基因组多样性了。单细胞测序通过捕获细胞间的基因组变异来分析自然环境中的群体异质性。因此，它可以阐明微生物生态位的划分和多样性，以及研究水平基因转移。欧宝体育官网网址
种间关系在微生物生态学的研究中，每个细胞都是一个完整的遗传个体，包含染色体、质粒、细胞器、核内体、病毒等所有的遗传信息。单细胞基因组学可以不加区分地获得细胞内的所有遗传物质，从而在染色体DNA和其他遗传信息之间建立联系。
系统发育和功能结构的联合研究单细胞测序可用于系统发育和功欧宝体育官网网址能结构的联合研究。2016年，研究者首次提出了epicPCR技术，并将其应用于硫酸盐还原菌(SRB)的研究，拓展了对SRB系统发育多样性的认识。该技术还可用于抗性基因及其寄主的研究，可大大提高抗性基因风险评估的准确性。2017年，科学家结合微流控液滴条形码技术，分析了环境样本中耐药基因、毒力因子和噬菌体序列的分布。据报道，单细胞测序被用于欧宝体育官网网址在物种水平上识别代谢应答者，而不需要参考基因组，为识别微生物群落中具有特定功能的不可培养微生物提供了一种方法。
参考:
- 沃克T；et al。微生物单细胞测序的发展轨迹。欧宝体育官网网址自然方法．2017,14(11): 1045。
留话