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为探究胡萝卜根际核心微生物组以及前茬作物和种植历史对其的影响，研究人员开展了单作和大豆前茬胡萝卜根际微生物组的鸟枪宏基因组研究。结果揭示了种植系统对根际微生物组结构和功能的影响，为可持续农业实践提供了重要依据。
在广袤的农业世界里，胡萝卜是一种重要的蔬菜作物，它不仅能为人们提供丰富的营养，还在农业多样性和粮食安全方面发挥着关键作用。作为一种主根作物，胡萝卜根际的微生物群落对其生长和发育至关重要。然而，目前人们对胡萝卜根际核心微生物组的了解却十分有限，比如不同种植系统（单作和轮作）下微生物组的群落结构、数量以及功能差异，还有前茬作物和种植历史对胡萝卜根际微生物组的影响，都还未被充分研究。过去，研究胡萝卜根际微生物组主要依赖培养依赖法和桑格测序法（Sanger methods），但这些方法存在很大局限性，无法全面揭示微生物组中多样功能基因的丰度，而这些基因对农业重要的独特代谢途径至关重要。
为了解开这些谜团，来自西北大学（North-West University）食品保障与安全重点领域的研究人员，开展了一项关于单作（Monoculture）和大豆前茬（soybean-precedent）胡萝卜根际微生物组的鸟枪宏基因组（Shotgun metagenomics）研究。他们的研究成果发表在《BMC Genomic Data》上，为我们深入理解根际微生物组和可持续农业提供了重要线索。
在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，他们从南非豪登省某农场的单作胡萝卜根际（MCR）、大豆前茬胡萝卜根际（SCR）以及远处未耕种的块状土壤（BS）中采集样本，每个区域各取 4 个重复，深度为 0 - 15cm，且在胡萝卜播种 50 天后采集根际土壤样本，以确保能代表核心微生物结构和功能。接着，利用 Power soil? DNA Isolation kit 提取土壤样本中的宏基因组 DNA，通过 Illumina Novaseq X Plus（PE 150）平台进行下一代测序（Next Generation Sequencing，NGS）。然后，使用 Fastp 软件对原始测序数据进行质量控制，去除低质量 reads 和接头，用 Bowtie2 去除宿主基因组 DNA 污染，MEGAHIT 进行序列组装，CD-Hit 进行去重，最后利用 Micro_NR 和 KEGG 数据库分别对清洁序列数据进行分类学注释和功能多样性分析。
研究结果主要包括以下几个方面：
- 数据处理与存储：研究产生的原始下一代测序数据经过一系列处理，最终得到清洁数据，并存储在 NCBI 数据库中，登录号分别为 SRP539180（MCR）、SRP537154（SCR）和 SRP537537（BS），相关数据集信息还存储在 Figshare 数据库中。
- 微生物群落结构和功能分析：通过对测序数据的分析，研究人员对根际微生物组的群落结构和功能多样性有了更深入的了解。具体来说，他们利用 DIAMOND 软件和 MEGAN 软件中的最低共同祖先（Lowest Common Ancestor，LCA）算法，分别基于 Micro_NR 和 KEGG 数据库对序列进行注释，从而揭示了不同种植系统下根际微生物组的差异，这些差异可能与作物生长、土壤肥力和健康等方面密切相关。
研究结论表明，该研究成功揭示了种植系统对胡萝卜根际微生物组结构和功能的影响，为可持续农业实践提供了重要依据。这些数据有助于深入研究微生物在改善土壤肥力、促进植物生长和提高作物产量方面的潜力，有望为保障粮食安全提供新的思路和方法。此外，该研究也为后续进一步探索根际微生物组与植物健康的关系奠定了基础，推动了农业领域在微生物研究方面的发展，让人们对如何利用微生物资源实现可持续农业有了更清晰的认识。
