今天解读的这篇文章出自华南理工大学，是研究纤维弧菌的，作者只做了4个样品的RNA-seq，并且无生物学重复，也发了4.5分。
而这篇文章所有的RNA-seq分析都是在基迪奥做的，那作者究竟是怎么做到的，我们来分析一下。
这篇文章发表在《Bioresource technology》杂志上，IF(2014)：4.49

利用木聚糖共培养纤维弧菌和微藻可促进微藻生长

背景目的
众所周知石油危机和可持续能源的开发这些世界焦点问题了，这里就不再阐述。微藻生产的生物柴油是一种非常有潜力的可持续能源，在过去几十年持续得到关注和开发。目前已有利用葡萄糖、甘油、醋酸纤维等碳源来兼养或异养微藻，来提高其生物质和油脂产量，但这些碳源成本高，限制了其工业化生产。因此目前已开发出利用废水、秸秆、甘蔗渣等成本低的碳源来生产生物柴油。

半纤维素（Hemicellulose）是自然界中一种非常丰富的可再生能源，是生产低成本生物柴油的一种很重要的碳源。这篇文章的课题组之前分离出可水解木聚糖的纤维弧菌（Cellvibrio pealriver PR1），因此，这篇文章的目的是利用共培养纤维弧菌和微藻并加入木聚糖作为碳源来促进微藻的生长，并阐明其作用机制是纤维弧菌水解木聚糖产生的底物促进了微藻生长。

文章思路
这篇文章的整体研究思路很清晰很有逻辑性，遵循了“现象——原因”这条规律，一步一步深入探究原因，利用转录组高通量测序揭示了以木聚糖为碳源的纤维弧菌-微藻共培养体系能够促进微藻生长的原因。


现象
将四种微藻分别光合自养、以葡萄糖为碳源兼养、以木聚糖为碳源兼养、和以木聚糖为碳源的纤维弧菌共培养。培养12天后，测定微藻的生长情况和脂质含量，结果发现，在以木聚糖为碳源的纤维弧菌共培养体系中，微藻的生长得到显著提高，C. sacchrarophila, C. pyrenoidosa, C. reinhardtii微藻的生长速率与以葡萄糖为碳源的兼养相同，而Dunaliella sp.的生长速率是以葡萄糖为碳源的兼养的1.6倍。

之前有报道称以木聚糖为碳源并不能显著促进微藻的生长，本文的实验结果也证明了这一点（下图横坐标X，B为光合自养）。因此本文研究结果表明可能是纤维弧菌催化木聚糖产生的代谢产物促进了微藻生长。


寻找原因
1、比较不同碳源下纤维弧菌的生长
实验：
比较以葡萄糖、木糖(xylose)、木聚糖(xylan)、半纤维素为碳源的纤维弧菌的生长。

结果：
葡萄糖为碳源时，纤维弧菌一下子就到对数生长期，而另外三种碳源都有8个小时或以上的滞后。

木糖是木聚糖水解的一个主要产物，但是发现以木糖为碳源的纤维弧菌的生长速率下降（下图），说明木糖可能不是木聚糖的最终代谢产物，其有可能被木糖异构酶和木酮糖激酶催化为D-木酮糖-5-磷酸。


2、不同碳源下培养的纤维弧菌的转录组分析
为了证明是纤维弧菌促进了微藻生长，作者对以葡萄糖、木糖、木聚糖、半纤维素为碳源培养的纤维弧菌进行转录组分析和差异基因表达分析。（做了4个样品的转录组，也就是4个样品，没有生物学重复）

对于木糖和木聚糖，我们了解一下木聚糖代谢途径：
木聚糖被木聚糖水解酶水解成木糖——木糖被木糖异构酶催化成木酮糖——木酮糖被木酮糖激酶催化成木酮糖5磷酸——进入戊糖磷酸途径。

3、不同碳源下培养的纤维弧菌的转录组分析
结果：
与葡萄糖相比，生长在木聚糖、木糖、或半纤维素上的纤维弧菌的与木聚糖水解相关酶基因、木糖代谢相关酶基因的表达量显著提高。以木聚糖为碳源培养的纤维弧菌其木糖代谢途径相关基因如木酮糖激酶、核酮糖激酶、木糖和阿拉伯糖异构酶具有非常高的活性，表明木聚糖水解中间产物木糖和阿拉伯糖被纤维弧菌通过一些酶催化为具有活性的D-木酮糖-5-磷酸或其他底物，这些底物可能促进了微藻生长。


推导过程和结论是这样的：


总结
这篇文章只做了4个样品的转录组，内容看似简单，但是发了4.49分！制胜的关键是文章研究思路清晰，逻辑慎密，能把生物学现象和原因解释清楚，并且潜在应用价值巨大（低成本生物柴油）。

转录组只是文章的一部分、是论证的其中一个手段。文章要发高分始终要回归生物学本质，综合实验数据、分析结果去说明生物学问题。

更多基迪奥精彩原创文章，可继续关注我们网站动态发布，同时关注基迪奥微信~扫一扫添加基迪奥好友~随时随地关注行业动态！