Unlocking the Soil Microbiome: Unraveling Soil Microbial Complexity Using Long-Read Metagenomics
Découvrir le microbiome du sol : Révéler la complexité microbienne du sol à l'aide de la métagénomique à lecture longues
Résumé
The soil microbiome remains poorly understood, but unravelling its genetic diversity is essential, given the pivotal functions primarily mediated through their protein arsenal [1]. Although short-read (SR) shotgun metagenomics provided exciting insights into microbiome gene diversity, it failed to deliver comprehensive microbial genome reconstructions. Metagenome-assembled genomes (MAGs) obtained from SR often yield fragmented assemblies and incomplete gene sets (over 90% contigs <1kb and thus unusable for gene prediction) [2]. Using PacBio HiFi sequencing, we obtained long-reads (N50: 6kb) from tunnel culture soil metagenomes, surpassing the contig length of publicly available short-read metagenomes (N50: 1kb) [2]. Even if a substantial part of the reads remain unassembled, we succeeded in reconstructing dozens of MAGs, further enhancing reads contiguity encompassing bacterial, archaeal, and viral genomes from terrestrial environments. HiFi LR sequencing exhibits significant potential in elucidating the complexity of bacterial genome reconstruction. However, several critical considerations remain, such as the comprehensive scope of biodiversity captured by the LR approach compared to deep sequencing with SR.
1. Fierer, N., 2017. Nat Rev Microbiol
2. Belliardo, C., et al., 2022, Scientific Data 9, 311
Le microbiome du sol reste mal caractérisés, mais comprendre sa diversité génétique est essentiel, étant donné les fonctions primordiales principalement médiées par leur arsenal protéique. Bien que la métagénomique shotgun à lectures courtes (SR) ait fourni des informations sur la diversité des gènes du microbiome, elle n'a pas réussi à fournir des reconstructions génomiques microbiennes complètes. Les génomes assemblés à partir de métagénomes (MAGs) obtenus à partir de SR donnent souvent des assemblages fragmentés et des ensembles de gènes incomplets (plus de 90 % de contigs <1 kb et donc inutilisables pour la prédiction de gènes). En utilisant le séquençage PacBio HiFi, nous avons obtenu des lectures longues (N50 : 6 kb) à partir de métagénomes de sol en culture tunnel, dépassant la longueur de contig des métagénomes à lectures courtes disponibles publiquement (N50 : 1 kb). Même si une partie substantielle des lectures reste non assemblée, nous avons réussi à reconstruire des dizaines de MAGs, améliorant encore la contiguïté des lectures de génomes bactériens, archéens et viraux issus d'environnements terrestres. Le séquençage LR HiFi présente un potentiel significatif pour élucider la complexité de la reconstruction du génome bactérien. Cependant, plusieurs considérations critiques subsistent, telles que l'étendue de la biodiversité capturée par l'approche LR par rapport au séquençage en profondeur SR.
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