2024年7月，实验室在Communications Biology在线发表了题为“Tracking the hologenome dynamics in aquatic invertebrates by the holo-2bRAD approach”的研究论文。该研究建立了可高效实现对海洋无脊椎动物及其共存微生物联合基因组（hologenome）进行动态跟踪的holo-2bRAD技术，并在扇贝和对虾中进行了系统的方法学验证，同时利用该技术对双壳贝类“幼虫沉苗”现象进行了宿主-微生物联合解析。
几乎所有动物都存在宿主与微生物的共生关系。微生物组被誉为动物的“第二套基因组”，与动物的个体发育、营养获取、生理功能、免疫调节等重要活动密切相关。针对宿主及其共存微生物的联合分析即hologenome分析已成为国际前沿研究热点。然而，目前国际主流所采用分析方法（如16S+WGS或高深度WGS测序）通常流程繁琐、价格昂贵，所需材料量大，因而极大地限制了在水产无脊椎动物的大规模应用，动态追踪宿主-微生物的协同变化尤为困难。针对上述技术挑战，实验室在前期研发2b-RAD技术（Nature Methods 2012；适用于宿主基因分型）和2bRAD-M技术（Genome Biology 2022；适用于微生物定性和定量分析）的基础上，建立了可通过单文库实现动态hologenome分析的holo-2bRAD技术（图1）。该技术通过单次DNA提取和文库构建即可低成本、高效率实现宿主-微生物联合分析，而且对DNA入口量要求极低，无需破坏性取样，可动态追踪宿主-微生物的协同变化。
图1.扇贝和对虾holo-2bRAD全基因组建库以及分析方法流程
本研究利用该技术探索了双壳贝类“幼虫大量沉苗“事件背后的宿主-微生物的动态变化及关联性，揭示了核心微生物种类随扇贝发育阶段的变化规律，筛选得到与扇贝幼虫大量死亡可能相关的微生物（弧菌属），并发现两个与幼虫大量死亡相关的宿主SNP位点与微生物的变化相关（图2）。本研究为海洋无脊椎动物的宿主-微生物互作研究提供了一个强有力工具，其成本低，操作简单，并且适用于具有挑战性（低浓度、高降解）的样品。
图2.虾夷扇贝幼苗沉苗示意图，微生物组成变化以及与沉苗相关的宿主SNP
刘平平副教授为论文通讯作者，马岑博士和徐畅、张天琦等硕士为共同第一作者。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、山东省重点研发项目等资助。
论文链接：
Holo-2bRAD技术（Communications Biology 2024），https://doi.org/10.1038/s42003-024-06509-7
2bRAD-M技术（Genome Biology 2022），https://doi.org/10.1186/s13059-021-02576-9
2b-RAD技术（Nature Methods 2012），https://doi.org/10.1038/nmeth.2023