从海洋死亡区的深处，到大片的森林，以及上升到大多数天气变化的对流层，美国能源部联合基因组研究所(DOE JGI)2014年社区科学计划组合寻求解析提取的功能信息从复杂的生态系统中解决紧迫的能源和环境挑战。这些大规模，数据密集型的工作需要跨学科的方法，许多方法通过新的DOE-Facility新伙伴关系来利用额外的专业知识。

DOE JGI与太平洋西北国家实验室的环境分子科学实验室(EMSL)合作，反映了其作为下一代基因组科学用户设施服务于科学界的愿景，提供补充科学资源，以显着扩大对基因组的理解。细胞功能。首批八个被接受的提案展示了这两个DOE用户设施之间的协同作用。

今后八项新的DOE JGI-EMSL提案中有五项将重点关注碳循环，三项涉及生物燃料生产的改进。这些项目中的每一个都将利用两个设施的能力，以不可能的方式进一步开展研究，并且所有项目都将在18个月的时间窗内完成。

两个碳循环项目专注于土壤微生物群落。来自加州大学伯克利分校的Mary Firestone将研究一年生草Avena fatua的植物 - 土壤 - 微生物相互作用 来自加利福尼亚州草原的土壤，一个模式生态系统，用于进一步探索植物根部周围的根际，土壤和微生物群落。通过将DNA测序与细胞产生的独特化学痕迹研究(代谢组学)以及蛋白质结构和功能(蛋白质组学)的大规模研究相结合，该项目将为气候条件变化如何影响碳循环和碳提供见解。陆地生态系统中的隔离。根据美国农业部的数据，草原和牧场占这些地区的约50%，为牲畜和本地食草动物提供饲料，为本地动植物提供栖息地，为农村和城市用途提供流域，生态系统产品和服务，休闲区，

来自爱荷华州立大学的Kirsten Hofmockel将结合DOE JGI的高通量测序功能和EMSL的细胞分选技术，对土壤微生物群落进行大规模的比较分析。为了将微生物群落动态与生态系统规模的生物地球化学模型联系起来，这些样本来自一项研究，该研究比较了在爱荷华州立大学南雷诺兹农场进行的四种生物能源种植系统。该项目的目标之一是开发新的标记和细胞分选方法，以阐明土壤中碳循环微生物群落的结构和功能，并确定关键土壤碳循环生物及其与其他群落成员和土壤特征的关系。

由俄克拉荷马大学的Marc Libault领导的另一个CSP 14项目探索了单细胞类型模型 - 根毛细胞，以促进我们对大豆和高粱植物对各种环境胁迫的响应的理解。

外两个碳循环项目涉及蓝藻的研究。华盛顿州立大学三城市的Matthias Hess将通过基因组百科全书细菌和古细菌(GEBA)试点项目 以及最近专门针对蓝细菌的分拆，建立DOE JGI在填补生命树空白方面的开创性工作。GEBA-Cyano项目使公共数据库中蓝藻基因组序列数据的数量和多样性增加了一倍。Hess的项目将借助极端环境微生物培养物保藏中心提供的样本开发蓝藻功能百科全书，以更好地了解光合微生物群落及其在碳和氮循环中的核心作用。另一个项目来自J. Craig Venter研究所的Philip Weyman，他将研究Pleurocarpous 羽状苔藓和北方森林中发现的蓝细菌之间的相互作用 。由于这些生态系统是巨大的碳汇，因此它们的健康和生产力对于监测和减缓未来二氧化碳的增加至关重要。

另一个碳循环项目涉及一系列木材降解真菌，称为子囊菌，包括霉菌和霉菌。伍兹霍尔海洋研究所的Colleen Hansel将专注于这些生物，这些生物在污染场地中分解木质纤维素方面发挥着主导作用。最初的重点是对从受污染的淡水湖泊沉积物和煤矿排水处理系统中分离的样品进行测序，然后利用EMSL的代谢组学和蛋白质组学分析能力，她寻求确定与分解碳有关的代谢途径。这些生物。

三个项目侧重于生物燃料和真菌改善其生产的作用。来自内布拉斯加大学林肯分校的史蒂夫哈里斯将建立在工业上重要的丝状真菌黑曲霉 和 里氏木霉的 DOE JGI测序之上 。黑曲霉的菌株 对于大规模生产柠檬酸是至关重要的，而其他菌株提供的酶可以分解植物细胞壁以释放糖，然后可以将其发酵并蒸馏成生物燃料。 里氏木霉 是许多工业酶公司用于生产纤维素酶的主要生物，可用于分解植物生物量。哈里斯团队计划利用基因组学，蛋白质组学和显微镜数据，以促进两种真菌的改良生产菌株的繁殖。

来自加州大学圣塔芭芭拉分校的Michelle O'Malley的建议也来自之前的DOE JGI项目，该项目描述了牛瘤胃中的微生物群落。然而，在这项新提案中，研究人员将针对与大型食草动物(大象，长颈鹿，山羊，马和绵羊)分离的社区中的厌氧真菌作为目标，这些食草动物参与分解植物生物量。具有所需酶学特性的新型分离物将用于构建代谢模型以推动生物加工策略的改进。