美國能源部聯(lián)合基因組研究所(DOE JGI)是美國能源部科學用戶設(shè)施辦公室，已宣布為2016年社區(qū)科學計劃(CSP)選擇了27個新項目。

“通過我們的外部審查流程選擇的這些新的CSP項目利用DOE JGI在核酸測序和分析方面的尖端能力，并在關(guān)鍵領(lǐng)域建立我們的產(chǎn)品組合，包括可持續(xù)生物能源生產(chǎn)，植物微生物組和陸地生物地球化學，”Susannah Tringe說， DOE JGI用戶計劃代理。

CSP 2016項目是從收到的74份完整提案中選出的，其中提交了98份意向書。據(jù)估計，CSP 2016產(chǎn)品組合的總分配將接近DOE JGI工廠的近40萬億堿基(terabases或Tb)，真菌和微生物基因組測序能力。完整的項目清單可在http://jgi.doe.gov/our-projects/csp-plans/fy-2016-csp-plans/找到。

一個參考基因組，許多應用

一些項目強調(diào)了如何應用單一參考基因組來推進先前支持的研究，而其他項目則側(cè)重于植物 - 微生物相互作用。其中兩項尤其利用了DOE生物與環(huán)境研究(BER)可持續(xù)生物能源辦公室的獎項。

林肯內(nèi)布拉斯加大學的Daniel Schachtman提出了一個項目，重點是對高粱的系統(tǒng)分析，這是一種潛在的生物能源原料，由DOE JGI測序并于2009年發(fā)表在Nature雜志上。該項目旨在了解基因型 - 其潛在的遺傳構(gòu)成 - 微生物組成和環(huán)境如何影響高粱的表型 - 植物的可觀察性狀。這項工作還得到了Schachtman的可持續(xù)生物能源資助以及唐納德丹佛斯植物科學中心和北卡羅來納大學的同事們的支持。

旨在提高生物能源作物產(chǎn)量的另一個項目來自德克薩斯大學奧斯汀分校的Tom Juenger。通過測序數(shù)百種柳枝稷基因型，該團隊希望確定有助于高產(chǎn)量的遺傳變異和可用于生物燃料生產(chǎn)的高質(zhì)量植物生物量。Juenger的項目與他通過BER的可持續(xù)生物能源作物開發(fā)資助相吻合。對于這一資助機會，BER征求系統(tǒng)生物學驅(qū)動的基礎(chǔ)研究申請，重點是了解微生物和微生物群落在促進生物能源作物原料及其相關(guān)生態(tài)系統(tǒng)健康方面的作用。

例如，有四個項目利用DOE JGI在2007年生成的萊茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)基因組資源。加州大學伯克利分校Kris Niyogi的一個項目涉及重新測序藻類突變體以鑒定與光合作用相關(guān)的基因。另一個來自加利福尼亞大學洛杉磯分校的Sabeeha Merchant，研究將北極地區(qū)積雪作為生物燃料藻類農(nóng)場潛在原料的藻類。

來自堪薩斯州立大學的Jesse波蘭提出了對中間小麥草(Thinopyrum intermedium)進行測序的建議，這是一種與小麥相關(guān)的多年生植物，其生物量產(chǎn)量相當于柳枝稷。通過產(chǎn)生中間小麥草的全基因組裝配，然后與DOE JGI旗艦 和草模型品種 Brachypodium distachyon以及小麥進行比較分析，該團隊希望開發(fā)可用于提高生產(chǎn)力的方法的基因組資源。候選生物能源原料草。

組織間相互作用

除了上面提到的Juenger項目，密蘇里大學的J. Chris Pires的一個項目側(cè)重于蘭花和真菌之間的共生關(guān)系。蘭花遍布世界各地，它們的種子依靠僅由菌根真菌提供的碳來發(fā)芽并發(fā)育成幼苗。研究這些關(guān)系可以為研究人員提供有關(guān)DOE相關(guān)生物質(zhì)原料的植物 - 真菌相互作用演變的見解。

意大利那不勒斯大學的Matteo Lorito提出的建議側(cè)重于土壤真菌和原料作物之間的類似共生關(guān)系。他的項目專門針對次生代謝物，這些化合物幫助生物體繁殖和交流，由木霉屬真菌物種與草B. distachyon相互作用產(chǎn)生。

其他項目強調(diào)了生態(tài)系統(tǒng)中微生物相互作用的重要性。其中一個項目來自斯坦福大學的Christopher Francis，他正在研究科羅拉多河流域上游鈾污染地下水位氮循環(huán)微生物群落的作用。目標是確定硝化作用在鈾釋放到含水層中可能發(fā)揮的作用。

另外兩個植物微生物組項目側(cè)重于涉及潛在的可持續(xù)生物能源原料(如楊樹和桉樹)的真菌相互作用。來自加拿大不列顛哥倫比亞大學的理查德·哈梅林(Richard Hamelin)的一位研究人員旨在開發(fā)一個可能傷害松樹和楊樹的病原體數(shù)據(jù)庫，從而通過早期檢測防止爆發(fā)，而另一個來自澳大利亞西悉尼大學的Ian Anderson的數(shù)據(jù)庫共生Pisolithus屬的功能基因表達，其中幾種與松樹和桉樹有共生關(guān)系。

專注于真菌

其他幾個項目都有真菌成分，突出了生命之樹上這個特殊分支的廣度。其中三個項目擴展了1000個真菌基因組計劃，該項目旨在從500多個公認的真菌家族中獲得至少兩個參考基因組。還有一些項目專注于利用真菌酶進行生物能源應用。其中一個來自德國巴伐利亞州農(nóng)業(yè)研究中心的Veronika Dollhofer。她提出研究來自反芻動物腸道的厭氧真菌，以更好地了解它們?nèi)绾畏纸鈹z入的植物物質(zhì)。厭氧真菌中的酶允許它們降解植物質(zhì)量并將其轉(zhuǎn)化為糖，這種組合可用于生產(chǎn)規(guī)模的沼氣植物。