تجزیه و تحلیل متاژنومیک مقایسه ای جوامع پروکاریوتی آب های زیرزمینی آلوده به فنل

آلودگی آب های زیرزمینی یکی از نگرانی های مهم زیست محیطی است. ورود فنل به اکوسیستم های آب زیرزمینی الیگوتروف متابولیسم جامعه میکروبی بومی را تغییر می دهد. هدف اصلی این مطالعه بررسی قابلیت‌های متابولیکی بالقوه میکروب های آب‌ زیرزمینی در تجزیه هیدروکربن‌ها بود. برای آنالیزهای متاژنومی مقایسه ای، نمونه برداری از یک چاه آب زیرزمینی واقع در تهران، قبل و بعد از 6 ماه آلودگی به فنل انجام شد. تمام توالی های تریم شده از هر مجموعه داده به طور جداگانه با استفاده از megahit اسمبل شدند. نرم افزار metabat2 با استفاده از فاصله احتمالی هریک از قطعات ژنومی از نظر فراوانی تترانوکلئوتیدی و نیز عمق خوانش با یکدیگر، هریک از قطعات ژنومی دقیق متاژنوم را bin کرد. ژن‌های احتمالی با prodigal پیش‌بینی شدند و با استفاده از prokka در حالت متاژنومیک حاشیه‌نویسی شدند. در مجموع 47 عدد mag از دو نمونه متاژنوم توالی‌یابی شده بازیابی شد که از میان آنها 46 عدد به سلسله باکتری ها و یکی به سلسله آرکی ها تعلق داشتند. مونو/دی‌اکسیژنازهایی که باعث تخریب آلکان، سیکلودودکان، بی‌فنیل، فنل، تولوئن و نفتالین/فنانترن می‌شوند در 43 mag بازیابی شده از نمونه‌های آب زیرزمینی شناسایی شدند. علاوه بر این، آنزیم های کلیدی مسئول شروع تخریب آلکان، اتیل بنزن، فنل و تولوئن منحصراً در شرایط بی هوازی در چهار mag بازسازی شده شناسایی شدند. magهای وابسته به rhodoferax و acidovorax پتانسیل ژنومی برای تخریب طیف متنوعی از هیدروکربن ها از جمله فنل، آلکان، بی فنیل، تولوئن، اتیل بنزن و زایلن را در هر دو شرایط هوازی و بی هوازی داشتند. تجزیه و تحلیل گسترده متاژنوم آب های زیرزمینی نشان داد که میکروب های تجزیه کننده آلاینده به جمعیت غالب در منطقه آلودگی تبدیل شدند. تجزیه و تحلیل با وضوح بالاتر جامعه میکروبی این اکوسیستم در مطالعات آینده می تواند سازگاری های اکولوژیکی حیاتی را با آلاینده های مختلف نشان دهد.

comparative metagenomic analyses of groundwater prokaryotic communities along phenol pollution

groundwater pollution is one of the major environmental concerns. the phenol entrance into the oligotrophic groundwater ecosystems alters native microbial community metabolism. the main aim of this study was to investigate the groundwater microbial potential metabolic capabilities in hydrocarbon degradation. for comparative metagenomic analyses, sampling of a groundwater well located in tehran, iran was performed before and after 6 months of phenol contamination. all trimmed sequences of each dataset were assembled separately using megahit. metabat2 software binned contigs ˃1 kb into metagenome-assembled genomes (mags) based on their different mapping depth and tetranucleotide frequencies. putative genes were predicted with prodigal and annotated using prokka in the metagenomics mood. a total of 47 mags were recovered from two sequenced metagenomes, among which 46 belonged to domain bacteria and one to domain archaea. mono/dioxygenases triggering the degradation of alkane, cyclododecane, biphenyl, phenol, toluene, and naphthalene/phenanthrene were detected in 43 recovered mags of the groundwater samples. furthermore, the key enzymes responsible for initiating the degradation of alkane, ethylbenzene, phenol, and toluene exclusively under anaerobic conditions were detected in four reconstructed mags. mags affiliated with rhodoferax and acidovorax had the genomic potential to degrade a diverse range of hcs, including phenol, alkane, biphenyl, toluene, ethylbenzene, and xylene under both aerobic and anaerobic conditions. the extensive analysis of groundwater metagenome illustrated that pollutant-degrading microbes became the dominant population in the pollution zone. higher-resolution analysis of the microbial community of this ecosystem in future studies can reveal critical ecological adaptations to different pollutants.