【环境生物监测】MinION：从鉴定河豚毒素到追踪鲨鱼

文章发于2018年8月17日

导读

荷兰瓦格宁根大学的海洋动物生态研究小组在助理教授Reindert Nijland的带领下，利用MinION对取自河豚毒素阳性贝类的宏基因组DNA进行了测序。

关键词：MinION，宏基因组，16S扩增子测序，河豚毒素，eDNA

自2015年以来，荷兰贻贝和牡蛎中的神经毒素——河豚毒素（TTX）就已经超过了人类可食用的水平。河豚毒素水平的峰值与水温升高到18度以上有关，也与硅藻水华时间相一致，通常发生在6月的第二周。

河豚毒素由细菌产生，并在宿主生物体内累积。然而，导致河豚毒素生物合成的基因簇尚不清楚，导致荷兰河豚毒素爆发的微生物也还未被鉴定出。在既往发表的文献中，河豚毒素产生的原因被认为与多种类型的细菌均有关系。

为了更好的理解这个问题，荷兰瓦格宁根大学的海洋动物生态研究小组在助理教授Reindert Nijland的带领下，利用MinION对取自河豚毒素阳性贝类的宏基因组DNA进行了测序。

研究小组意在利用全宏基因组和16S扩增子测序方法来表征河豚毒素基因簇，并鉴定微生物物种和丰度。然而，取自贻贝鳃的样本存在高水平的宿主DNA（99%）污染，为全宏基因组测序带来了极大挑战。将样本类型改变为粪便也无法解决这个问题。而MinION能够快速测试不同的文库制备方案及样本来源，不用等待把DNA送到测序中心。通过对同一低质量样本使用16S分析，能够鉴定所有潜在产生河豚毒素的菌属。该团队目前正在检测如贻贝和牡蛎肠的其他样本／组织来源，旨在减少宿主污染，为下一次河豚毒素爆发做准备。

Reindert在London Calling 2018大会上还为大家描述了他和团队计划如何将MinION作为移动测序实验室的一部分，对环境DNA（eDNA）进行扩增和测序，进而研究北海近海风电场周围是否存在大型、难以发现的海洋动物，如鲨鱼和鳐鱼。

风电场因提供了多样化的栖息环境，增加了生物多样性和庇护所，故此被认为可以吸引类似的大型动物。研究小组预计，对取自水样的eDNA进行分析可能会取代传统的、较为昂贵的取样方式或使用潜水员的监测方法。在一项预试验中，团队从取自荷兰伯格斯动物园水族馆的水中分离出DNA，在MinION启动测序运行的几秒钟内，就确定了与路氏双髻鲨（scalloped hammerhead shark）匹配的测序序列。研究小组计划优化他们的实验方案，以便能够在研究船上使用，他们的目标是在4小时内完成从采样到获得检测结果。

Reindert表示，他所展示的两个应用都体现了MinION的移动、实时、长读长测序所带来的机遇。

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