微生物多样性测序方法

基于二代高通量测序的环境微生物多样性分析

一般认为土壤、海洋、肠道等生态系统中的微生物数量繁多、种类多样。传统的培养方法只限于对环境样品中极少部分（0.1%-1%）可培养的微生物类群的研究，而变性梯度凝胶电泳（DGGE）、克隆文库等常规的分子生物学方法也因操作复杂、成本高、痕量菌发现困难等因素无法达到深入分析环境微生物多样性的目的。高通量测序技术的出现，极大的促进了对环境中不可培养微生物以及痕量菌的研究，为环境微生物多样性的研究开启了新的研究热潮。

微生物群落中物种的多样性依然是目前研究的重点。对群落结构的研究，将有助于了解种群结构的稳定性，进而了解种群内物种间的相互依赖、相互制约的内在联系，为将来构建功能性种群服务。鉴于微生物群落是一个多物种的集合体，其中高达 95%以上的微生物物种无法分离也不能独立培养，拼装出每个独立个体的基因组现在也无法实现，细菌16S 或真菌ITS测序分析依然是现阶段微生物群落多样性和多态性分析的基石。

一、高通量测序背景介绍

高通量测序技术，可以一次对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定，使得对PCR扩增产物直接进行序列测定成为可能。极大的促进了对环境中不可培养微生物以及痕量菌的研究，为环境微生物多样性的研究开启

基于二代高通量测序的环境微生物多样性分析

一般认为土壤、海洋、肠道等生态系统中的微生物数量繁多、

种类多样。传统的培养方法只限于对环境样品中极少部分

（0.1%-1%）可培养的微生物类群的研究，而变性梯度凝胶电泳（DGGE、克隆文库等常规的分子生物学方法也因操作复杂、成本高、痕量菌发现困难等因素无法达到深入分析环境微生物多样性的目的。高通量测序技术的出现，极大的促进了对环境中不可培养微生物以及痕量菌的研究，为环境微生物多样性的研究开启了新的研究热潮。

微生物群落中物种的多样性依然是目前研究的重点。对群

落结构的研究，将有助于了解种群结构的稳定性，进而了解种群

内物种间的相互依赖、相互制约的内在联系，为将来构建功能性种群服务。鉴于微生物群落是一个多物种的集合体，其中高达95% 以上的微生物物种无法分离也不能独立培养，拼装出每个独立个

体的基因组现在也无法实现，细菌16S或真菌ITS测序分析依

然是现阶段微生物群落多样性和多态性分析的基石。

一、高通量测序背景介绍

高通量测序技术，可以一次对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定，使得对PCR扩增产物直接进行序列测定成为可能。极大的促进了对环境中不可培养微生物以及痕量菌的研究，为环境微

基于二代高通量测序的环境微生物多

环境微生物多样性观察

徐萍

（南京师范大学，教师教育学院）

摘要：本文着重于环境微生物的观察。主要从以下四步来完成：环境微生物的采集与分离、不同微生物类群菌落的比较及细菌多样性的观察与鉴定、放线菌、真菌、霉菌高等真菌形态观察、自然界中噬菌体的分离。通过以上阶段性的研究学习微生物采集、分离、菌落鉴定等基本实验室操作方法；树立无菌意识。 前言

微生物在自然界中可以说是无处不在。不管我们生活的周围环境，还是我们体内都有大量微生物的存在，微生物不光分布广，而且种类繁多，数目庞大，让我们无法想象。我们每时每刻都在与微生物打交道，所以微生物与人类的关系非常密切。到底微生物与人类有着怎样的关系?实际上微生物与人类的关系有两个方面：有对人类有益的一面，也有对人类有害的一面。 一、 微生物与人类日常生物

人类要生存，就必须有食物。我们每天吃的很多的食品的制作都离不开微生物。比如：我们每天吃的馒头、面包、泡菜等食品。我们喝的营养丰富的酸奶；各种酒类-调味品中的醋、酱油它们都是经过微生物的发酵制作出来的。还有我们吃的营养丰富的菌类，如各种蘑菇、木耳，银耳。还有药用价值的灵芝，冬虫夏草也微生物。 二、 微生物与人类健康

在人体肠道中有很多微生物，其中要有大肠杆菌，乳

(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

环境微生物多样性观察

徐萍

（南京师范大学，教师教育学院）

摘要：本文着重于环境微生物的观察。主要从以下四步来完成：环境微生物的采集与分离、不同微生物类群菌落的比较及细菌多样性的观察与鉴定、放线菌、真菌、霉菌高等真菌形态观察、自然界中噬菌体的分离。通过以上阶段性的研究学习微生物采集、分离、菌落鉴定等基本实验室操作方法；树立无菌意识。 前言

微生物在自然界中可以说是无处不在。不管我们生活的周围环境，还是我们体内都有大量微生物的存在，微生物不光分布广，而且种类繁多，数目庞大，让我们无法想象。我们每时每刻都在与微生物打交道，所以微生物与人类的关系非常密切。到底微生物与人类有着怎样的关系?实际上微生物与人类的关系有两个方面：有对人类有益的一面，也有对人类有害的一面。 一、 微生物与人类日常生物

人类要生存，就必须有食物。我们每天吃的很多的食品的制作都离不开微生物。比如：我们每天吃的馒头、面包、泡菜等食品。我们喝的营养丰富的酸奶；各种酒类-调味品中的醋、酱油它们都是经过微生物的发酵制作出来的。还有我们吃的营养丰富的菌类，如各种蘑菇、木耳，银耳。还有药用价值的灵芝，冬虫夏草也微生物。 二、 微生物与人类健康

在人体肠道中有很多微生物，其中要有大肠杆菌，乳

肠道微生物多样性与能 量代谢调控及肥胖关系

要减肥的就一定主要看咯！！

陈娟 11应用生物教育B班

1 肠道微生物概述

2 肠道微生物与宿主间的相互关系 3 宿主基因型和遗传关系对肠道微生物多样 性的影响 4 肠道微生物对多糖发酵及宿主能量代谢的 影响 5 肠道微生物对宿主基因表达与脂肪贮存的 影响

一 肠道微生物概述

细胞总量几乎是人体自身细胞的10 倍

编码的基因数量至少是人体自身基 因的100倍

一 肠道微生物概述

硬壁菌门:直肠真杆菌 拟杆菌门:多形拟杆菌 变形杆菌 古生菌:嗜温产甲烷菌

一 肠道微生物概述

目前硬壁菌门（Firmicute）基因测序尚未 完成,但有资料显示,直肠真杆菌(硬壁菌门)至 少含有44种与抗性淀粉降解酶有关的基因。 硬壁菌门可能与拟杆菌相似,即降解人体所不 能降解的多糖,为人体提供能量。

一 肠道微生物概述

拟杆菌门（Bacteroidete）以多形拟杆菌为代 表,能降解一大类人体不能被消化的植物多糖(如 纤维素、半纤维素、果胶、抗性淀粉等)。人体 肠道几乎不含多糖消化酶,而多形拟杆菌能编码 64种多糖降解相关的酶,从而降解多糖,为宿主提 供额外的能量。

一 肠道微生物概述

在多糖代谢链中,古生

生物多样性公约

CBD

Distr. GENERAL

UNEP/CBD/WG-RI/2/7

16 May 2007

CHINESE

ORIGINAL: ENGLISH 生物多样性公约

关于审查《公约》执行情况的

不限成员名额特设工作组

第二次会议

2007年7月9日至13日，巴黎教科文组织 *临时议程项目11

《公约》的运作：第VIII/10号决定所产生的事项

执行秘书的说明

摘要

缔约方大会在关于《公约》运作的第VIII/10号决定第35段中，请审查公约执行情况的不限名额特设工作组制订指导意见，以用于今后审查和撤回缔约方大会的决定；缔约方大会还在同一决定第30段中请工作组审议接纳政府或非政府组织和机构的程序。

基于以往的做法，并根据缔约方大会最近就该事项做出的各项决定，兹建议通过一项决定和对其进行审查以可能撤回之间的时间间隔应该为8年。除时间间隔之外，似乎不必对审查的标准和办法做出任何改变。

本文件利用其他公约的做法，概述了接纳观察员组织和机构的程序。这一程序要求此类组织和机构必须向执行秘书提供相关的信息，执行秘书须将名单提交缔约方大会。

提出的建议

谨建议审查公约执行情况的工作组建议缔约方大会通过一项措辞大致如下的决定：

“A. 审查和撤回缔约方大会的各项决定

“缔约方大

小陇山日本落叶松对土壤微生物多样性影响的研究

（天水师范学院生命科学与化学学院，甘肃天水，741001）

摘要：土壤中存在丰富的微生物资源，不同林地土壤中具有不同的微生物群落。

本文对甘肃小陇山日本落叶松林、华山松林、混交林的土壤微生物类群的丰富度、均匀度、多样性进了研究。结果表明：不同林地对土壤中微生物区系有较大的影响；落叶松土壤中霉菌数量比华山松土壤中霉菌数量增加了1.86倍，而细菌数量则减少了5.38倍，放线菌数量减少了5.44倍，酵母菌数量减少了6.67倍。

关键词：日本落叶松 土壤微生物 物种多样性 Simpson指数

Shannon-Wiener指数

前言

小陇山林区位于甘肃省东南部，属长江、黄河上中游地区，是兼有我国南北气候特点的典型天然次生林区，经营总面积8.3×10ha，活立木总蓄积2.92×107m3，森林覆盖率57.8%。加强小陇山林区森林资源的培育和管护，充分发挥森林资源的生态、经济和社会功能，将对本地区和长江、黄河中下游地区的经济、社会发展及人民生命财产安全起到非常重要的作用，对于建设长江、黄河上中游地区生态屏障具有深远的意义

土壤微生物积极参与土壤物质转化过程,其在土壤形成、肥力演变、植物养分有效化、

1

宏基因组学（Metagenomics），又称元基因组学，以特定生境中的整个微生物群落作为研究对象，采用新一代高通量测序技术，获得环境微生物基因信

环境样本DNA进行测序，具有通量高、速度快、信息全等特点，在鉴定低丰度的微生物群落、挖掘更多基因资源方面具有很大优势，基于测序技术和生物信息学的快速发展，宏基因组技术优势在微生物研究领域中愈发明显，应用范围愈发广泛。

息总和，研究环境微生物的群落结构、物种分类、系统进化、基因功能及代谢网络等。宏基因组测序摆脱了传统研究中微生物分离培养的技术限制，直接提取

技术参数

宏基因组测序常见环境样本（请使用干冰或冰袋运送）

土壤、淤泥、沉积物≥5 g粪便≥2 g

组织样本≥1 g

水体送样为过滤后的滤膜（最适滤膜直径3-4cm）拭子样本≥2个

DNA样本（请使用干冰或冰袋运送）DNA：浓度≥50 ng/μl 总量≥2 ng

OD260/280：1.8~2.0，无 RNA、蛋白质等 杂质污染

样品要求文库类型测序策略数据量类型多样本标准分析PCA分析HeatmapCluster

Krona物种注释展示差异显著性分析OG－物种归属分析代谢通路分析

300 bp小片段文库

Biological diversity and protection

liuzhengmin

什么是生物多样性呢？

地球上所有的植物、动物和微生物，它们 地球上所有的植物、动物和微生物， 所拥有的全部基因以及各种各样的生态系 共同构成了生物多样性 统，共同构成了生物多样性

生物多样性

个体 水平

。

间接使 用价值

直接使 用价值

潜在使 用价值

生物多样性 的价值

直接使用价值：药用 价值、科学研究价值、 美学价值。

间接使用价 值

指生物多样性具有重 要的生态功能

潜在使用价 值

指目前尚不清楚的使用 价值

我国生物多样性特点： 我国生物多样性特点

1，物种丰富 ， 2，特有的和古老的物种多 ， 3，经济物种丰富 ， 4，生态系统多样 ，

白暨豚、 白暨豚、大熊猫是我国特有的物种

鹅掌楸是我国最古老的物种之 一

我国珍惜动植物

红桧 福建柏

金钱松

陆军松

三尖杉

水杉

银杏 苏铁 水松

我国生物多样性同样面临严重威胁

新疆虎野马已经灭绝或者在我国境内绝迹

生存环境的改变和破坏 掠夺式的开发和利用

生物多样性面临威胁的原因

环境的污染 外来物种入侵

就地保护 生物多样性保护 迁地保护 加强教育和法制管理

1，许多药材需要野生生物做原材料 ， 2，地球上所有的植物和动物以及它们所拥有的全部基因， ，地球