近日，单细胞中心徐健研究员应邀于BDR作者分享会第7期线上直播进行主题为“原位代谢功能驱动的单细胞多组学与功能菌挖掘”的分享。湖北大学杨世辉教授主持，超过220人次参与本次直播。

首先，徐健研究员对当前微生物组解析与挖掘过程中的痛点、症结和共性技术挑战进行分析，并介绍了中心提出“代谢功能靶向的单细胞多组学（+培养组）”技术体系，该体系与之前的元基因组或单细胞基因组测序只能回答“菌群中都有谁？”有本质不同，可以回答“执行目标代谢功能的都是谁“。通过单细胞拉曼光谱，在免标记、非破坏性、活体的前提下，实现针对底物利用、产物合成、环境应激性等“单细胞代谢表型组”的测量；通过拉曼分选耦合测序，获得精确到一个目标功能单细胞的全基因组；或者通过拉曼分选耦合培养组，获得目标“原位”功能的菌剂。为了支撑上述技术流程，单细胞中心研制了单细胞拉曼光镊分选仪（RACS-Seq）和高通量流式拉曼分选仪（FlowRACS），并针对人体、海洋、土壤、城市污水等微生物组开发了一系列应用。随后，徐健研究员解读了中心近期发表在BDR的文章：SAR11难以培养且研究工具匮乏，本研究在单细胞精度同时揭示了SAR11的代谢表型组和完整基因组，从而建立了视紫质光敏感蛋白和海水原位CO₂固定之间的功能关联。这一原创的“拉曼介导靶向单细胞基因组”（scRACS-Seq）仪器体系，克服了目前“拉曼介导靶向元基因组”手段通常难以在单个细菌细胞精度获得高覆盖度基因组这一瓶颈问题，因此对于环境中生命暗物质的功能探索和机制解析具有共性的方法学意义。他还介绍了中心最新开发的单细胞拉曼分选耦合培养技术（scRACS-Culture）：建立了直接从环境样品出发、针对“原位”代谢功能、单细胞精度、免培养、免荧光标记的活体功能菌株挖掘仪器体系，示范了城市污水处理系统中解磷菌的高效挖掘。这一“先筛后养”的scRACS-Culture体系，突破了目前“先养后筛”传统范式的原理性局限，为微生物组功能探测与资源挖掘提供了原创的仪器装备。最后，徐健研究员对本次分享会进行总结，并提出建设“微生物组探测科学设施—原理、部件、仪器、数据和应用”的愿景，这些努力最终将为建立地球上各个微生态生境的“单细胞功能身份证系统”奠定基础。他也向与会人员发出合作邀请，期待与大家一起拓展单细胞拉曼可测量的代谢表型。