主要微生物在海洋生活中占主导地位，构成了海洋食物网的基础，并通过细菌、古菌、病毒和微生物真核生物群落的代谢相互作用推动全球生物地球化学循环。理解这些群落如何运作、相互作用及随时间变化，对于预测生态韧性至关重要，尤其是随着气候变化带来的压力日益加大。海洋生态系统中发现的绝大多数微生物种类尚未被培养；然而，通过宏基因组测序建立的大规模原核基因组数据库显著改善了我们对海洋微生物的身份、功能潜力和分布的理解。在原核生物清单中，许多主导物种明显被低估，例如通过流式细胞术计数和宏基因组读取映射的结果显现，包括Pelagibacter、Prochlorococcus、SAR86等。此外，宏基因组调查的病毒和真核生物成分通常更少被纳入，虽然也有一些显著的例外。澳大利亚周围的海洋在全球海洋基因组调查中也大多缺失，其珊瑚礁是生物多样性的热点。为了解决这些空白，我们对大堡礁（GBR），世界上最大的珊瑚礁，的浮游微生物组进行了详细评估，使用混合长读和短读DNA测序构建了一个包括细菌、古菌、真核生物、病毒和质粒的整体数据库，称为大堡礁微生物基因组数据库（GBR-MGD）。我们显示出，某些原核分类单元在仅使用Illumina短读的情况下难以恢复，这是由于高株异质性和对低GC分类的偏见，而这些问题可以通过纳米孔长读测序的加入来纠正。这项技术还使我们能够组装出Crassvirales基因组，这在该序列中形成了一个独特的组，以及多个Bathycoccus结构变体的染色体水平的Picoeukaryotic宏基因组组装基因组（eMAGs）和尚未描述的Ostreococcus B类，这是常见的在珊瑚礁找到的Picoeukaryote。我们能够借助GBR-MGD的原核宏基因组组装基因组（pMAGs）和机器学习技术来识别反映GBR海洋公园管理局管理计划在指定开闭渔区方面的社区结构可重复变化。据我们所知，这是首次证明渔业管理对周边海水微生物群落的影响的生态系统规模效应。这项研究标志着我们从海水样本中恢复完整和接近完整的原核生物、真核生物和病毒基因组能力的重大进展，推动了海洋生态系统的研究和管理。基准测试混合宏基因组组装的缺乏代表性微生物基因组调查的GBR限制了我们了解珊瑚礁微生物群落如何随时间变化的能力，尤其是在应对人类压力如气候变化的反应方面。为了生成一个全面的GBR海洋微生物数据库，我们从分布于GBR南北横断面上的48个采样点收集了海水样本进行宏基因组测序。为了提高宏基因组组装基因组（MAG）的回收率，我们使用了长读和短读的混合组装，这已证明与短读组装相比，显著提高了MAG的质量。图1：GBR上采集的48个采样点的位置。采样是在AIMS LTMP进行的珊瑚礁调查期间进行的。在每个采样点，收集了4×5升的复制海水样本以提取DNA。具有纳米孔和Illumina序列数据（混合）的采样点用蓝色圆圈或三角形表示，而仅具有Illumina数据的采样点用黄色表示。蓝色三角形表示用作基准测试纳米孔和Illumina混合组装与仅Illumina组装的八个采样点。部门名称显示在其位置旁边。CA，凯恩斯；CB，卡普里科恩堡；CG，格伦维尔角；IN，伊尼斯费尔；PC，公主夏洛特湾；SW，斯温；TO，汤斯维尔。我们假设像Pelagibacter这样常见但难以恢复的海洋分类可以在预期的高株异质性基础上使用纳米孔长读测序来跨越变异区域。为了测试这一假设，我们选择了八个海水样本进行Illumina仅和混合（Illumina加纳米孔）组装，并比较中等到高质量pMAG的回收，重点关注先前难以恢复的谱系。Illumina仅和混合组装的总碱基数标准化为30 Gbp，以消除测序深度作为因素。