来源 :华大智造MGI2025-12-18
你是否想过，为什么明明是生命之源的水域，却会悄然变成鱼虾绝迹的“死亡区”？全球范围内，湖泊与近海的富营养化问题日益严峻，“死亡区”持续扩张，这背后隐藏着水体生态系统一次关键而隐秘的切换——好氧与厌氧状态的转换。这个过程究竟如何发生？微观世界中数以亿计的微生物，又在其中扮演着怎样的角色？
同济大学环境科学与工程学院研究员、国家级青年人才刁目贺及其团队正致力于揭开这一生态谜题。近期在华大智造“无尽前沿无尽探索” SEQ ALL全面焕新系列分享会（第十一期）中，刁目贺研究团队系统展示了其团队如何借助华大智造T7+基因测序仪，深入解析微生物与水体好氧-厌氧状态转换的相互作用的机制，为理解和修复脆弱的水体生态提供了全新的科学视角。
面对复杂的水体微生物群落，传统研究方法往往难以捕捉其全貌与动态。刁目贺教授构建了从自然观测到模拟验证的完整研究体系。而华大智造T7+测序仪则成为了其中至关重要的“分子显微镜”。它不仅为大规模样本分析提供了稳定高效的技术支撑，更以其高精度、高可靠的测序数据，助力团队精准解析复杂微生物群落结构、挖掘关键功能基因，从而在水体氮硫循环机制、微生物反馈调节等核心问题取得突破。
精准捕获：
T7+如何呈现微生物的“生命图谱”？
T7+支持超高通量宏基因组测序，在室内模拟好氧-厌氧转换实验中，刁目贺研究团队通过T7+完成了不同转换频率（高/中/低）下微生物群落的宏基因组测序，获得了不同环境下微生物组成的周期规律。同时，结合微生物的蛋白组和转录组的分析，挖掘出不同环境下微生物组的代谢规律。T7+为探究微生物与环境的相互作用机理提供了有利的工具平台。
表1 应用测序结果
如表1所示，实验产出的数据Q30(%)=96.34，远超行业标准（通常要求≥85%），印证T7+测序数据的高准确性；数据产出Total Reads(M)=14017.8，超高测序通量，保障复杂微生物群落（如低丰度“暗物质”类群）的有效覆盖；SpliteRate(%)=97.55，采用双端独立标签，可进一步降低文库间的交叉污染率，为微生物组提供高可性度数据。此外，拆分率高，下机可用数据占比高。
图1 每个测序Cycle的碱基Q值占比（%）分布图
图1展示了每个测序Cycle读取碱基的Q值占比（%）动态分布情况，可直观看到每个Cycle符合Q30（即碱基读取准确率为99.9%）~Q40（即碱基读取准确率为99.999%）的碱基占比几乎都稳定在90%以上，再次印证T7+平台的高数据质量。
修正认知：
测序数据揭示水体生态核心机制
依托华大智造T7+卓越的测序性能，刁目贺团队成功完成了微生物对不同频率好氧-厌氧转换响应的多组学（宏基因组、转录组、蛋白组）解析：在其高精准、高效的测序数据支撑下，清晰揭示了高频率（半天）转换时仅单一菌群主导（多数细菌难适应）、蛋白组呈低效无序反馈，低频率（8 天）转换时菌群呈交替主导的周期规律、转录组与蛋白组响应同步，还修正了“微生物反馈迅疾”的认知。这些复杂且精细的微生物响应规律，正是华大智造超高通量测序仪T7 +强大测序能力的有力佐证，其高覆盖度（≥99%）、精准定量能力、高测序质量（Q30≥95%）与高基因覆盖完整性等优异表现为该研究的深入推进与结论产出提供了关键支撑。
图2 微生物群落动态变化规律图
图3 微生物转录组和蛋白组反馈机制图
对此，刁目贺研究员在分享会上评价道：“在加入同济大学后，发现中国对湖泊的研究还是比较匮乏，以前的研究大多针对单个湖泊，但是，通过与华大智造的合作我们有条件去探索全国范围的湖泊微生物的多样性。同时，通过对第一批数据的测试，可以看出T7+的测序结果是相当好的，测序质量比我曾经在欧洲和美国的测序质量都还要好。”
携手探索：
DNBSEQ赋能全球性生态议题
这项研究成果，不仅深化了对微生物驱动水体好氧-厌氧转换机制的科学认知，为富营养化水体治理与修复“死亡区”提供了重要的理论依据，也充分印证了华大智造T7+基因测序仪在环境微生物研究中的硬核实力。它以高通量、高精准、高可靠的特点，以其卓越的样本处理效率、功能基因检测精度与多组学数据协同产出能力，突破了传统研究的技术瓶颈，成为解锁微生物“暗物质”，解析生态机制的核心工具。
此次分享是华大智造测序技术与环境科学前沿研究深度融合的成功范例。未来，华大智造将持续以技术创新为驱动，不断升级测序平台的性能与应用场景，为全球科研工作者提供更优质的技术支撑，助力环境微生物、全球变化生态学等领域的学术突破。