微生物宏基因组测序分析

1、宏基因组测序分析

简介

宏基因组是指特定环境中全部生物（微生物）遗传物质的总和。宏基因组测序，即利用新一代高通量测序技术（NGS）对环境样品中全部的微生物的基因组进行测定，以分析微生物群体的基因组成及功能；解读微生物群体的多样性和丰度；探索微生物与环境及宿主直接的关系，发掘和研究新的具有特定功能的基因等。与传统微生物研究方法相比，宏基因组测序技术规避了绝大部分微生物不能培养、痕量菌无法检测的缺点，因此，近年来在环境微生物学及医学研究中得到了广泛应用。

技术流程

样本的原始数据经过数据拆分、质量检测及去除污染等优化处理后，通过序列组装、基因预测，获得每个样本中所含有的所有基因，将所有样本的基因整合在一起，构建非冗余基因集。优化序列mapping至基因集，可以获得每个基因的丰度信息。将基因与相关数据库，如NR、KEGG、eggNOG、ARDB、CAZy等进行比对，获得基因的物种注释信息与功能注释信息。在此基础上，可以进行多样品间的物种组成比较分析、单样品主成分菌群分析、多样品间物种丰度分析、样品间基因功能丰度差异分析、丰度差异基因的GO富集分析、丰度差异基因的KEGG富集分析、基因集聚类分析等。并对结果进行可视化展示，挖掘数据中的有效信息，揭露隐含的规律，验证实验假设并发现新的问题。

宏基因组测序流程

分析内容

服务流程

样品寄送 ⇒ 建库测序 ⇒ 数据分析 ⇒ 出具报告 ⇒ 售后答疑

样品要求

土壤：10 g；粪便：3-5 g；血液：10 mL；污泥/沉积物：5-10 g；
DNA：总量 ≥ 1 μg、浓度 ≥ 20 ng/μL、1.8 < OD260/280 < 2.0。

2、16S/18S/ITS扩增子测序

扩增子测序是对特定长度的PCR产物或者捕获的片段进行测序。16S/18S/ITS等扩增子测序即通过选择合适的通用引物扩增16S/18S/ITS的某一或某几个区，使用Illumina MiSeq将目的区域正反向读通，通过检测目的区域的序列变异和丰度，对环境样本物种分类及丰度，种群结构，系统进化，群落比较等方面信息进行分析的研究方法。16S rDNA包含9个可变区（Variable region）和10个保守区（Constant region）。可变区因细菌而异，且变异程度与细菌的系统发育密切相关。通过检测16S rDNA的序列变异和丰度，可以了解环境样品中群落多样性信息。18S rDNA或ITS（Internal Transcribed Spacer）被广泛应用在真菌分类鉴定中。18S rDNA在系统发育研究中较适用于种级以上阶元的分类。ITS属于中度保守的区域，利用它可研究种及种以下的分类阶元。

技术流程

16S/18S/ITS扩增子测序流程

分析内容

1. 标准信息分析

    a) 数据处理；

    b) OTU及其丰度分析；  

    c) 物种及其丰度分析；

    d) Alpha分析及Beta分析；

    e) 样品组间的差异分析。

2. 个性化分析

服务流程：

样品寄送 ⇒ 建库测序 ⇒  数据分析 ⇒  出具报告⇒  售后答疑

样品要求：

土壤：10 g；粪便：3-5 g；血液：10 mL；污泥/沉积物：5-10 g；
DNA：总量 ≥ 1 μg、浓度 ≥ 20 ng/μL、1.8 < OD260/280 < 2.0。

合作客户：

到目前为止，宏基因组学及扩增子测序服务已经开展了全国范围内的客户服务。技术服务涉及的科研院所多达几十家，遍布全国十几个省市自治区，如清华大学、山东大学、协和医科大学、海南大学、内蒙古大学、中国科学院药用植物研究所、中科院微生物研究所、中科院生物物理研究所、中科院植物研究所等。