從海洋死亡區(qū)的深處，到大片的森林，以及上升到大多數(shù)天氣變化的對流層，美國能源部聯(lián)合基因組研究所(DOE JGI)2014年社區(qū)科學計劃組合尋求解析提取的功能信息從復雜的生態(tài)系統(tǒng)中解決緊迫的能源和環(huán)境挑戰(zhàn)。這些大規(guī)模，數(shù)據(jù)密集型的工作需要跨學科的方法，許多方法通過新的DOE-Facility新伙伴關系來利用額外的專業(yè)知識。

DOE JGI與太平洋西北國家實驗室的環(huán)境分子科學實驗室(EMSL)合作，反映了其作為下一代基因組科學用戶設施服務于科學界的愿景，提供補充科學資源，以顯著擴大對基因組的理解。細胞功能。首批八個被接受的提案展示了這兩個DOE用戶設施之間的協(xié)同作用。

今后八項新的DOE JGI-EMSL提案中有五項將重點關注碳循環(huán)，三項涉及生物燃料生產的改進。這些項目中的每一個都將利用兩個設施的能力，以不可能的方式進一步開展研究，并且所有項目都將在18個月的時間窗內完成。

兩個碳循環(huán)項目專注于土壤微生物群落。來自加州大學伯克利分校的Mary Firestone將研究一年生草Avena fatua的植物 - 土壤 - 微生物相互作用 來自加利福尼亞州草原的土壤，一個模式生態(tài)系統(tǒng)，用于進一步探索植物根部周圍的根際，土壤和微生物群落。通過將DNA測序與細胞產生的獨特化學痕跡研究(代謝組學)以及蛋白質結構和功能(蛋白質組學)的大規(guī)模研究相結合，該項目將為氣候條件變化如何影響碳循環(huán)和碳提供見解。陸地生態(tài)系統(tǒng)中的隔離。根據(jù)美國農業(yè)部的數(shù)據(jù)，草原和牧場占這些地區(qū)的約50%，為牲畜和本地食草動物提供飼料，為本地動植物提供棲息地，為農村和城市用途提供流域，生態(tài)系統(tǒng)產品和服務，休閑區(qū)，

來自愛荷華州立大學的Kirsten Hofmockel將結合DOE JGI的高通量測序功能和EMSL的細胞分選技術，對土壤微生物群落進行大規(guī)模的比較分析。為了將微生物群落動態(tài)與生態(tài)系統(tǒng)規(guī)模的生物地球化學模型聯(lián)系起來，這些樣本來自一項研究，該研究比較了在愛荷華州立大學南雷諾茲農場進行的四種生物能源種植系統(tǒng)。該項目的目標之一是開發(fā)新的標記和細胞分選方法，以闡明土壤中碳循環(huán)微生物群落的結構和功能，并確定關鍵土壤碳循環(huán)生物及其與其他群落成員和土壤特征的關系。

由俄克拉荷馬大學的Marc Libault領導的另一個CSP 14項目探索了單細胞類型模型 - 根毛細胞，以促進我們對大豆和高粱植物對各種環(huán)境脅迫的響應的理解。

外兩個碳循環(huán)項目涉及藍藻的研究。華盛頓州立大學三城市的Matthias Hess將通過基因組百科全書細菌和古細菌(GEBA)試點項目 以及最近專門針對藍細菌的分拆，建立DOE JGI在填補生命樹空白方面的開創(chuàng)性工作。GEBA-Cyano項目使公共數(shù)據(jù)庫中藍藻基因組序列數(shù)據(jù)的數(shù)量和多樣性增加了一倍。Hess的項目將借助極端環(huán)境微生物培養(yǎng)物保藏中心提供的樣本開發(fā)藍藻功能百科全書，以更好地了解光合微生物群落及其在碳和氮循環(huán)中的核心作用。另一個項目來自J. Craig Venter研究所的Philip Weyman，他將研究Pleurocarpous 羽狀苔蘚和北方森林中發(fā)現(xiàn)的藍細菌之間的相互作用 。由于這些生態(tài)系統(tǒng)是巨大的碳匯，因此它們的健康和生產力對于監(jiān)測和減緩未來二氧化碳的增加至關重要。

另一個碳循環(huán)項目涉及一系列木材降解真菌，稱為子囊菌，包括霉菌和霉菌。伍茲霍爾海洋研究所的Colleen Hansel將專注于這些生物，這些生物在污染場地中分解木質纖維素方面發(fā)揮著主導作用。最初的重點是對從受污染的淡水湖泊沉積物和煤礦排水處理系統(tǒng)中分離的樣品進行測序，然后利用EMSL的代謝組學和蛋白質組學分析能力，她尋求確定與分解碳有關的代謝途徑。這些生物。

三個項目側重于生物燃料和真菌改善其生產的作用。來自內布拉斯加大學林肯分校的史蒂夫哈里斯將建立在工業(yè)上重要的絲狀真菌黑曲霉 和 里氏木霉的 DOE JGI測序之上 。黑曲霉的菌株 對于大規(guī)模生產檸檬酸是至關重要的，而其他菌株提供的酶可以分解植物細胞壁以釋放糖，然后可以將其發(fā)酵并蒸餾成生物燃料。 里氏木霉 是許多工業(yè)酶公司用于生產纖維素酶的主要生物，可用于分解植物生物量。哈里斯團隊計劃利用基因組學，蛋白質組學和顯微鏡數(shù)據(jù)，以促進兩種真菌的改良生產菌株的繁殖。

來自加州大學圣塔芭芭拉分校的Michelle O'Malley的建議也來自之前的DOE JGI項目，該項目描述了牛瘤胃中的微生物群落。然而，在這項新提案中，研究人員將針對與大型食草動物(大象，長頸鹿，山羊，馬和綿羊)分離的社區(qū)中的厭氧真菌作為目標，這些食草動物參與分解植物生物量。具有所需酶學特性的新型分離物將用于構建代謝模型以推動生物加工策略的改進。