2019年6月21日
1グラムの健康な土壌には、土壌、線虫、ダニ、昆虫、真菌、細菌、放線菌など、何百万もの生物が存在します。* 土壌微生物叢は、人間、動物、環境の健康の多くの側面に貢献する、非常に多様で複雑な微生物群れです。
今週、カリフォルニア州サンフランシスコで開催された2019年米国微生物学会の会議で、イルミナとPerkinElmer, Inc.は共同メタゲノミクスの取り組みを拡大しました。糞便サンプル中のヒト微生物叢の研究にも使用されている同社の自動メタゲノムシーケンスワークフローにより、研究者は土壌メタゲノム集団をより正確に特性評価できるようになりました。
土壌サンプルを調査する能力は、気候変動事象への反応や農業開発への影響など、土壌の動的な機能に対する理解を深めます。しかし、土壌微生物群集の生物多様性は、さまざまなPCR（ポリメラーゼ連鎖反応）やライブラリー調製阻害剤の存在とともに、次世代シーケンス（NGS）のための高品質のDNAの偏りのない抽出を土壌メタゲノム研究で困難にしています。
メタゲノムは、環境サンプルからの微生物の集合ゲノムであるメタゲノムの研究です。これは、特定の環境の微生物の多様性と生態学に関する情報を提供します。メタゲノミクスショットガンシーケンスは、アンプリコンベースのアプローチに代わる偏りのない代替手段となり、培養不要の微生物群集の組成を評価し、機能プロファイルを予測します。
土地管理、作物のローテーション、農薬や肥料の使用、温度、pHなどの外的要因はすべて、土壌の微生物群集に影響を与える可能性があります。PerkinElmerのApplied Genomics担当バイスプレジデントであるMasoud Toloue氏は、土壌メタゲノム集団を理解し、特性解析を行うことで、植物のパフォーマンスを制御できると述べています。イルミナと提携して、マイクロバイオーム環境の変化に対する洞察を促進するために特別に設計された、初の完全自動化土壌サンプル調製、シーケンス、および解析ワークフローの1つを開発しました。
共同開発のワークフローでは、土壌サンプルから純粋なDNAを分離し、細菌、真菌、ウイルスなどの多様な微生物を検出します。土壌ゲノムDNAは、PerkinElmerのchemagic−(* 360装置で抽出した後、Illumina DNA Prep（旧NexteraIllumina DNA Flex Library Prep Kit）を使用してライブラリー調製します。 その後、イルミナのNextSeq−(* 550プラットフォームでシーケンスされ、イルミナのBaseSpace Sequence Hubのソフトウェアアプリを使用してデータが解析されます。この包括的なエンドツーエンドのワークフローは、種同定と機能プロファイリングのための高品質のデータの生成に役立ちます。
従来のワークフローには限界があり、微生物の約10%が培養可能であるため、土壌の微生物組成はやや謎のままです。リファレンスゲノムを持たない種が豊富にあるため、現在利用可能なデータベースやツールでこれらの種を検出するのは困難であり、各微生物集団の機能の可能性と、ヒトと環境の健康の両方に与える重大な影響を理解することは困難です。そのため、PerkinElmerと協力してこの包括的なワークフローを実現し、研究者が微生物群コミュニティをより綿密に研究するのに役立つツールの評価を継続できることを嬉しく思います。
