(5)高通量测序:环境微生物群落多样性分析
更新时间:2023-11-05 16:32:01 阅读量: 综合文库 文档下载
(5)高通量测序:环境微生物群落多样性分析
微生物群落多样性的基本概念
环境中微生物的群落结构及多样性和微生物的功能及代谢机理是微生物生态学的研究热点。长期以来,由于受到技术限制,对微生物群落结构和多样性的认识还不全面,对微生物功能及代谢机理方面了解的也很少。但随着高通量测序、基因芯片等新技术的不断更新,微生物分子生态学的研究方法和研究途径也在不断变化。第二代高通量测序技术(尤其是Roche
454高通量测序技术)的成熟和普及,使我们能够对环境微生物进行深度测序,灵敏地探测出环境微生物群落结构随外界环境的改变而发生的极其微弱的变化,对于我们研究微生物与环境的关系、环境治理和微生物资源的利用以及人类医疗健康有着重要的理论和现实意义。
在国内,微生物多样性的研究涉及农业、土壤、林业、海洋、矿井、人体医学等诸多领域。以在医疗领域的应用为例,通过比较正常和疾病状态下或疾病不同进程中人体微生物群落的结构和功能变化,可以对正常人群与某些疾病患者体内的微生物群体多样性进行比较分析,研究获得人体微生物群
落变化同疾病之间的关系;通过深度测序还可以快速地发现和检测常见病原及新发传染病病原微生物。研究方法进展
环境微生物多样性的研究方法很多,从国内外目前采用的方法来看大致上包括以下四类:传统的微生物平板纯培养方法、微平板分析方法、磷脂脂肪酸法以及分子生物学方法等等。
近几年,随着分子生物学的发展,尤其是高通量测序技术的研发及应用,为微生物分子生态学的研究策略注入了新的力量。
目前用于研究微生物多样性的分子生物学技术主要包括:DGGE/TGGE/TTGE、T-RFLP、SSCP、FISH、印记杂交、定量PCR、基因芯片等。DGGE等分子指纹图谱技术,在其实验结果中往往只含有数十条条带,只能反映出样品中少数优势菌的信息;另一方面,由于分辨率的误差,部分电泳条带中可能包含不只一种16S
rDNA序列,因此要获悉电泳图谱中具体的菌种信息,还需对每一条带构建克隆文库,并筛选克隆进行测序,此实验操作相对繁琐;此外,采用这种方法无法对样品中的微生物做到绝对定量。生物芯片是通过固定在芯片上的探针来获得微
生物多样性的信息,“只能验证已知,却无法探索未知”,此方法通过信号强弱判断微生物的丰度也不是非常的准确。
而近年来以454焦磷酸测序为代表的高通量测序技术凭借低成本、高通量、流程自动化的优势为研究微生物群落结构提供了新的技术平台。Roche
454高通量测序技术能同时对样品中的优势物种、稀有物种及一些未知的物种进行检测,获得样品中的微生物群落组成,并将其含量进行数字化。最近,美吉生物推出了新的测序平台———MiSeq。MiSeq高通量测序平台集中了Roche 454和Illumina HiSeq
2500的优点,不仅可实现对多样品的多个可变区同时测序,而且在测序速度和测序通量上都有进一步提升,目前此平台已在微生物多样性群落结构研究方面受到了广大学者的认可。第二代高通量测序技术 产品优势
无需培养分离菌群:
直接从环境样本中扩增核糖体RNA
高变区进行测序,解决了大部分菌株不可培养的难题。 客观还原菌群结构:
专业、成熟、稳定的样本制备流程,严格控制PCR 循环数,客观还原样品本身的菌群结构及丰度比例。
痕量菌检测:
充分发挥高通量测序的大数据量优势,能检测出丰度低至万分之一的痕量菌。生信分析
1. 稀释性曲线(Rarefaction Curve)采用对测序序列进行随机抽样的方法,以抽到的序列数与它们所能代表OTU的数目构建曲线,即稀释性曲线。
当曲线趋于平坦时,说明测序数据量合理,更多的数据量对发现新OTU的边际贡献很小;反之则表明继续测序还可能产生较多新的OTU。
横轴:从某个样品中随机抽取的测序条数;\表示该分析是基于OTU 序列差异水平在0.03,即相似度为97% 的水平上进行运算的,客户可以选取其他不同的相似度水平。
纵轴:基于该测序条数能构建的OTU数量。
曲线解读:
? 图1中每条曲线代表一个样品,用不同颜色标记;
?
随测序深度增加,被发现OTU 的数量增加。当曲线趋于平缓时表示此时的测序数据量较为合理。 2. Shannon-Wiener 曲线
反映样品中微生物多样性的指数,利用各样品的测序量在不同测序深度时的微生物多样性指数构建曲线,以此反映各样本在不同测序数量时的微生物多样性。
当曲线趋向平坦时,说明测序数据量足够大,可以反映样品中绝大多数的微生物物种信息。
横轴:从某个样品中随机抽取的测序条数。
纵轴:Shannon-Wiener 指数,用来估算群落多样性的高低。 Shannon 指数计算公式: 其中,
Sobs= 实际测量出的OTU数目;
正在阅读:
新人教版必修一高中语文第4单元作文训练园丁赞歌记叙要选好角度教案211-24
XX机房升级改造项目需求说明101-09
刷手、穿衣、消毒、铺巾05-09
边城(节选)赏析11-19
方志敏清贫02-18
衍生性旅游业态—悦榕庄10-12
2010版食品生产许可申请书填写模板(省局食品处) - 图文01-22
《中药鉴定学》实验内容36学时04-01
- 多层物业服务方案
- (审判实务)习惯法与少数民族地区民间纠纷解决问题(孙 潋)
- 人教版新课标六年级下册语文全册教案
- 词语打卡
- photoshop实习报告
- 钢结构设计原理综合测试2
- 2014年期末练习题
- 高中数学中的逆向思维解题方法探讨
- 名师原创 全国通用2014-2015学年高二寒假作业 政治(一)Word版
- 北航《建筑结构检测鉴定与加固》在线作业三
- XX县卫生监督所工程建设项目可行性研究报告
- 小学四年级观察作文经典评语
- 浅谈110KV变电站电气一次设计-程泉焱(1)
- 安全员考试题库
- 国家电网公司变电运维管理规定(试行)
- 义务教育课程标准稿征求意见提纲
- 教学秘书面试技巧
- 钢结构工程施工组织设计
- 水利工程概论论文
- 09届九年级数学第四次模拟试卷
- 通量
- 测序
- 群落
- 多样性
- 微生物
- 环境
- 分析
- 施工现场储油罐(油桶)安全管理制度
- 海南银行招聘建设银行英语试题三
- 期末考试A卷
- 中级经济基础讲义例题集(1-19章)
- 人教版八年级物理第三章第1节《温度》教学设计方案
- 临床试验方法学
- 机构编制管理名词解释
- 讲座:医学英语构词
- 北师大自主招生中“多项能力测试”考些什么
- 陕西省彬长矿区总体规划 - 图文
- 五柳先生传
- 2014海南省驾校考试科目一手动挡最新考试题库(完整版) - 图文
- 2015届桂林十八中高三上学期第一次月考物理解析版(2014.09)
- 最新新北师大版三年级上册数学教案(教学设计)
- PrimeTime 时序分析流程和方法
- 《预防医学》试题库及答案(供本科护理学使用)
- 智慧城市移动应用服务平台
- 绿柱石
- 免疫学题库
- 风电场培训考试题三(答案)