Host-associated microbiomes can be critical for the health and proper development of animals and plants. The answers to many fundamental questions regarding the modes of acquisition and microevolution of microbiome communities remain to be established. Deciphering strain-level dynamics is essential to fully understand how microbial communities evolve, but the forces shaping the strain-level dynamics of microbial communities remain largely unexplored, mostly because of methodological issues and cost. Here, we used targeted strain-level deep sequencing to uncover the strain dynamics within a host-associated microbial community using the honey bee gut microbiome as a model system. Our results revealed that amplicon sequencing of conserved protein-coding gene regions using species-specific primers is a cost-effective and accurate method for exploring strain-level diversity. In fact, using this method we were able to confirm strain-level results that have been obtained from whole-genome shotgun sequencing of the honey bee gut microbiome but with a much higher resolution. Importantly, our deep sequencing approach allowed us to explore the impact of low-frequency strains (i.e., cryptic strains) on microbiome dynamics. Results show that cryptic strain diversity is not responsible for the observed variations in microbiome composition across bees. Altogether, the findings revealed new fundamental insights regarding strain dynamics of host-associated microbiomes.

中文翻译：

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蜜蜂肠道微生物群的靶向深度测序揭示的菌株结构和动力学。

宿主相关微生物组对于动物和植物的健康和正常发育至关重要。关于微生物群落的获取和微进化模式的许多基本问题的答案仍有待确定。破译菌株水平动态对于充分了解微生物群落如何进化至关重要，但影响微生物群落菌株水平动态的力量在很大程度上仍未被探索，主要是因为方法问题和成本。在这里，我们使用靶向菌株级深度测序，以蜜蜂肠道微生物群为模型系统，揭示宿主相关微生物群落内的菌株动态。我们的结果表明，使用物种特异性引物对保守的蛋白质编码基因区域进行扩增子测序是探索菌株水平多样性的一种经济高效且准确的方法。事实上，使用这种方法，我们能够确认从蜜蜂肠道微生物组的全基因组鸟枪测序中获得的菌株水平结果，但分辨率要高得多。重要的是，我们的深度测序方法使我们能够探索低频菌株（即隐性菌株）对微生物组动力学的影响。结果表明，在蜜蜂中观察到的微生物组组成的变化与隐性菌株多样性无关。总而言之，这些发现揭示了关于宿主相关微生物组的应变动力学的新基本见解。使用这种方法，我们能够确认从蜜蜂肠道微生物组的全基因组鸟枪测序中获得的菌株水平结果，但分辨率要高得多。重要的是，我们的深度测序方法使我们能够探索低频菌株（即隐性菌株）对微生物组动力学的影响。结果表明，在蜜蜂中观察到的微生物组组成的变化与隐性菌株多样性无关。总而言之，这些发现揭示了关于宿主相关微生物组的应变动力学的新基本见解。使用这种方法，我们能够确认从蜜蜂肠道微生物组的全基因组鸟枪测序中获得的菌株水平结果，但分辨率要高得多。重要的是，我们的深度测序方法使我们能够探索低频菌株（即隐性菌株）对微生物组动力学的影响。结果表明，在蜜蜂中观察到的微生物组组成的变化与隐性菌株多样性无关。总而言之，这些发现揭示了关于宿主相关微生物组的菌株动力学的新基本见解。隐性菌株）对微生物组动力学的影响。结果表明，在蜜蜂中观察到的微生物组组成的变化与隐性菌株多样性无关。总而言之，这些发现揭示了关于宿主相关微生物组的应变动力学的新基本见解。隐性菌株）对微生物组动力学的影响。结果表明，在蜜蜂中观察到的微生物组组成的变化与隐性菌株多样性无关。总而言之，这些发现揭示了关于宿主相关微生物组的菌株动力学的新基本见解。