微生物GCM項目

GCM（The Global Catalogue of Microorganisms 10K type strain sequencing project）項目

摘要

微生物具有廣泛的基因組和代謝多樣性，作為理想的生物技術工具，微生物的基因組可以為我們提供不可限量的信息，例如代謝活動，毒性，抗生素或抗性的生產，生物量分解，纖維素農業固氮和釋放磷到環境中去，等等。獲得微生物基因組序列將對未來研究微生物學，生態學，以及生物化學將會有顯著的貢獻。

然而，現在所發布的細菌和古生物種的可用基因組測序信息仍和實際存在很大的差距，真菌類菌株的差距會更大。全球微生物菌種保藏名錄（GCM）旨在引領國際上各機構同心協力來完成菌株序列類型並且縮小微生物基因組圖譜的差距，目的是通過深入挖掘基因組數據來促進微生物研究。

介紹

微生物是地球上種類最豐富的生物。原核生物的全部種類可能有數億種。原核生物中的「新物種」，只有被公布在國際系統與進化微生物學雜誌（IJSEM）或在「驗證列表」上才能被認為其新命名是有效的。到2017年年底，總共有15,081個有效的原核生物物種；而在2015年12月的時候，已經公布了亞種的數量就接近12,981個。在2016年，公布的物種數增加了1088個，2017年則增加了1012個。就如Hawksworth所假設的那樣，目前行業內普遍認為真菌約有227萬種，而目前在真菌字典中公布的已知物種數量只有大約10萬種。

微生物的分類方法，由起初包括它們的類別、鑒定和命名，進而發展從形態和代謝特徵，到基於表現型分類法的分析，生化分類等一體化的數值分類法，最終發展成為結合表型，化學分類，基因型和基因組信息的多相方法。IJSEM最近宣布，自2018年1月以來，新分類的創建者被要求提供基因組序列數據。由此,微生物分類已經進入基因組學時代。為使微生物物種定義一致，確實迫切需要這樣一個基因組作為「黃金標準」。為達到這個目的，首要的第一步，就是要對已發表的原核生物和真菌類進行測序。

項目現狀

對原核生物的描述是基於是活體並且是一種具有代表性的菌株才能被指定為「可命名類型」。原核生物系統學和國際委員會要求新物種的模式菌株應當至少保存在兩個不同國家的兩個公認的保種處。真菌的類型標本不僅必須是新陳代謝不活躍的，而且對保藏要求的發展趨勢是與上述相似的。

作為第一階段的結果，GEBA項目在2017年發布了1003個類型菌株的全基因組序列。GEBA是在2015年啟動了這個項目新階段的，該項目主要關注土壤、植物相關和新發現的模式菌株的基因組。同樣的，美國能源部JGI與國際研究小組合作，開展了一個為期5年的項目，從真菌生命之樹中對1000個真菌基因組進行測序。總的計劃是通過對超過500個公認的真菌家族中的至少兩個基因組進行測序作為參考，然後用來填補真菌物種樹的空白。

目前，許多種類的微生物種類仍然沒有被測序。因此，世界菌種保藏聯合會（WFCC）和世界微生物數據中心（WDCM）發起了一個國際社區主導的項目，目前已有來自11個國家的16家保藏中心加入了該合作項目。項目計劃五年內發起超過20個國家的30個機構參加的模式微生物基因組測序、數據挖掘及功能解析全球合作計劃，完成超過1萬株細菌、古細菌和真菌組學測序及功能解析。覆蓋所有已知的原核微生物及真菌微生物物種，建立所有微生物物種的組學數據百科全書，提出微生物數據共享與應用的國際ISO標準，建立國際權威微生物參考資料庫，為大規模的微生物組數據注釋和挖掘提供支持，同時有助於培育我國微生物領域的國際領軍戰略人物和青年人才。

結論

WDCM是WFCC和微生物資源中心網路的數據中心。WDCM正致力於促進尖端信息技術的應用，以提高微生物數據的互用性，促進數據的獲取和使用，並協調菌種保藏機構、科學家和其他用戶群體之間的國際合作。GCM項目的第一階段始於2012年，該項目側重於從菌種保藏中分享應變目錄數據。提出的模式菌株測序項目是GCM項目的延續暨第二階段，簡稱GCM 2.0。

作為一個國際菌種保藏的合作網路，GCM 2.0將會對以基因組為基礎的微生物分類框架做出貢獻，以建立高質量的完整的基因組序列作為新的黃金標準。通過這個項目獲得的知識和工具不僅直接促進了微生物的識別，而且還將提高我們預測新基因複合物和他們從微生物群落中所帶有的功能。因此，我們將深入對迄今未發現的微生物多樣性進行了解，也將更加深入的了解對人類有益的微生物資源的可持續利用問題。

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