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相似文献
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1.
高通量测序技术的发展促进了组学技术在环境微生物研究中的广泛应用,而宏基因组学是目前最为关键和成熟的组学方法。生物信息学在微生物宏基因组学研究中具有至关重要的作用。它贯穿于宏基因组学的数据收集和存储、数据处理和分析等各个阶段,既是宏基因组学推广的最大瓶颈,也是目前宏基因组学研究发展的关键所在。本文主要介绍和归纳了目前在高通量宏基因组测序中常用的生物信息学分析平台及其重要的信息分析工具。未来几年之内,测序成本的下降和测序深度的增加将进一步增大宏基因组学研究在数据存储、数据处理和数据挖掘层面的难度,因此相应生物信息学技术与方法的研究和发展也势在必行。近期内我们应该首先加强基础性分析和存储平台的建设以方便普通环境微生物研究者使用,同时针对目前生物信息分析的瓶颈步骤和关键任务重点突破,逐步发展。  相似文献   

2.
环境微生物宏基因组学数据库利用   总被引:1,自引:0,他引:1  
宏基因组学技术产生的数据是研究环境微生物的宝贵资源,国际上已有微生物计划、海洋计划、生命普查等大项目,采集和测序的样本量数以百万计,产生了海量的环境宏基因组学数据,并以此建立了几十个相关宏基因组数据库和平台。主要从以下几个方面综述环境宏基因组学的研究进展和已有资源:环境宏基因组学国际合作大项目、宏基因组学数据库和宏基因组学数据在线分析平台。将结合相应的数据库网站介绍其项目详情、样本来源、数据类型、使用方式和分析结果等,以便研究者全面了解此类数据并能快速找到和利用相关资源。  相似文献   

3.
王铱  徐鹏  戴欣 《微生物学报》2016,56(11):1691-1698
单细胞及单细胞基因组学研究是近年生命科学研究的热点之一,微生物单细胞基因组学研究是继微生物元基因组学(又称宏基因组学,Metagenomics)之后新发展起来的,可有效获取环境中大量无法培养的微生物遗传信息的技术。微生物单细胞基因组技术包括单细胞获取、全基因组扩增、全基因组测序以及数据分析等步骤,目前该技术在环境微生物研究中的应用主要集中于探索未被元基因组技术或其它常规技术探测到的新型功能基因,或是对环境中物种丰度极小的未培养微生物的发现,以及对微生物细胞生命进化过程的研究等。本文对微生物单细胞基因组技术中单细胞获取和全基因组扩增所涉及到的不同方法以及应用此技术对环境微生物取得的主要研究进展进行综述。  相似文献   

4.
宏基因组研究的生物信息学平台现状   总被引:2,自引:0,他引:2  
由Handelsman et al(1998)提出的宏基因组(metagenome)泛指特定环境样品(例如:人类和动物的肠道、母乳、土壤、湖泊、冰川和海洋等环境)中微生物群落所有物种的基因组。宏基因组技术起源于环境微生物学研究,而新一代高通量测序技术使其广泛应用成为可能。与基因组学研究相类似,目前宏基因组学发展的瓶颈在于如何高效分析高通量测序产生的海量数据,因此,相关的生物信息学分析方法和平台是宏基因组学研究的关键。该文介绍了目前宏基因组研究领域中主要的生物信息学软件及工具;鉴于目前宏基因组研究所采用的"全基因组测序"(whole genome sequencing)和"扩增子测序"(amplicon sequencing)两大测序方法所获得的数据和相应分析方法有较大差异,文中分别对相应软件平台进行了介绍。  相似文献   

5.
微生物组数据分析方法与应用   总被引:1,自引:0,他引:1  
高通量测序技术的发展衍生出一系列微生物组(microbiome)研究技术,如扩增子、宏基因组、宏转录组等,快速推动了微生物组领域的发展。微生物组数据分析涉及的基础知识、软件和数据库较多,对于同领域研究者开展学习和选择合适的分析方法具有一定困难。本文系统概述了微生物组数据分析的基本思想和基础知识,详细总结比较了扩增子和宏基因组分析中的常用软件和数据库,并对高通量数据下游分析中常用的几种方法,包括统计和可视化、网络分析、进化分析、机器学习和关联分析等,从可用性、软件选择以及应用等几个方面进行了概述。本文拟通过对当前微生物组主流分析方法的整理和总结,为同领域研究者更方便、灵活的开展数据分析,快速选择研究分析工具,高效挖掘数据背后的生物学意义提供参考,进一步推动微生物组研究在生物学领域的发展。  相似文献   

6.
元基因组(亦称宏基因组,英文:Metagenomics、Environmental Genomics、Metagenome、Ecogenomics、community genomics、megagenomics等)是传统微生物基因组学的一个分支,由Handelsman等于1998年提出.目前,人们对微生物的认识主要来源于能够进行培养的种类(不到自然界中微生物的1%),还有大量未培养微生物不能被人们所认识和利用.元基因组则避开了测序前需要培养的问题,开启了研究未培养微生物的大门.  相似文献   

7.
人类口腔微生物组学研究:现状、挑战及机遇   总被引:3,自引:1,他引:2  
全球超过一半的人口患有口腔疾病,其医护费用与全球十大常见死亡病因的花费相当,而且口腔感染与早产、动脉粥样硬化、肝硬化、糖尿病、阿尔茨海默病等全身性或慢性疾病显著相关,因此,口腔微生物组一直是人类微生物组计划的主要研究对象之一。与人体其他部位比较,口腔微生物组研究具有取样快捷、宿主反应表征方便、干预手段直接有效等特点;同时,超过65%的口腔细菌类群已可培养,诸多代表性菌株的全基因组信息已破译。因此口腔微生物组在菌群内部调控网络及其与宿主互作机制、局部感染对远隔器官的影响机制、以及基于菌群的慢病早期预警等微生物组研究核心科学问题上具备作为模式研究体系与技术示范对象的重要优势。本文在分析口腔微生物组学国际、国内研究现状的基础上,建议尽快启动中国人口腔微生物组计划(China human oral microbiome project,CHOMP),通过产学研协同攻关,开拓基于口腔菌群的口腔及全身系统性疾病的个体化预防、诊断及治疗策略。  相似文献   

8.
2016年,医学微生物学与感染病学领域“风声依旧”,继续给世界带来巨大影响。病原微生物与人类之间的关系是一个不断斗争、妥协、共同进化的历史。我们从降临到世界的那一刻,就不再是一个孤独的生命,微生物与我们同行。随着我们不断成长,定居在体内的微生物菌群会发生变化。2016年,以研究人体微生物菌群结构变化与人体健康关系为主要内容的人类微生物组计划(human microbiome)在全球引起了广泛关注......  相似文献   

9.
10.
张焕  姜卫红  顾阳 《微生物学报》2022,62(11):4234-4246
随着新的微生物资源不断被发现以及微生物基因组测序数据的积累和完善,目前研究重点和难点是如何从大量数据中快速发现和鉴定与微生物重要表型相关的功能基因,这就需要高通量的分析研究手段,主要涉及建库和筛选两个主要技术单元。其中,建库是指构建能够覆盖微生物全基因组的突变或干扰文库,所涉及的技术包括宏基因组、转座子插入突变、RNA干扰(RNA interference,RNAi)、反转录子文库重组工程(retron library recombineering,RLR)、CRISPR抑制(CRISPRi)和CRISPR激活(CRISPRa)等。筛选则是通过某种胁迫压力来促使文库菌群的差异化生长,并结合高通量测序全面发掘与特定表型相关的功能基因,从而为后续研究提供有效信息。本文对功能基因组学研究中现有的高通量分析技术进行了梳理、总结和展望,以期为这类技术方法的拓展、优化以及应用提供参考。  相似文献   

11.
The Human Biotope After the sequencing of the human genome, which had been largely finished in the year 2000, two new projects are devoted to the analysis of the microorganisms colonizing on the human body. In both projects, only the prokaryotes are analysed (eubacteria and archaea). The US‐American “Human Microbiome Project” is aimed to characterize the microbial communities (microbiota) of the skin, the nasal, the gastrointestinal tract and the urogenital tracts and their relevance for our health and for diseases. The EU provides financial support for the project entitled ”Metagenomics of the Human Intestine”. It concentrates on the prokaryotes of our gastrointestinal tract and their significance for the inflammatory bowel disease and for the adipositas. The already known functions of the microbiota of our skin and gastrointestinal tract are described.  相似文献   

12.
Metagenomics holds enormous promise for discovering novel enzymes and organisms that are biomarkers or drivers of processes relevant to disease, industry and the environment. In the past two years, we have seen a paradigm shift in metagenomics to the application of cross-sectional and longitudinal studies enabled by advances in DNA sequencing and high-performance computing. These technologies now make it possible to broadly assess microbial diversity and function, allowing systematic investigation of the largely unexplored frontier of microbial life. To achieve this aim, the global scientific community must collaborate and agree upon common objectives and data standards to enable comparative research across the Earth's microbiome. Improvements in comparability of data will facilitate the study of biotechnologically relevant processes, such as bioprospecting for new glycoside hydrolases or identifying novel energy sources.  相似文献   

13.
Between July 18(th) and 24(th) 2010, 26 leading microbial ecology, computation, bioinformatics and statistics researchers came together in Snowbird, Utah (USA) to discuss the challenge of how to best characterize the microbial world using next-generation sequencing technologies. The meeting was entitled "Terabase Metagenomics" and was sponsored by the Institute for Computing in Science (ICiS) summer 2010 workshop program. The aim of the workshop was to explore the fundamental questions relating to microbial ecology that could be addressed using advances in sequencing potential. Technological advances in next-generation sequencing platforms such as the Illumina HiSeq 2000 can generate in excess of 250 billion base pairs of genetic information in 8 days. Thus, the generation of a trillion base pairs of genetic information is becoming a routine matter. The main outcome from this meeting was the birth of a concept and practical approach to exploring microbial life on earth, the Earth Microbiome Project (EMP). Here we briefly describe the highlights of this meeting and provide an overview of the EMP concept and how it can be applied to exploration of the microbiome of each ecosystem on this planet.  相似文献   

14.
Metagenomic analyses: past and future trends   总被引:2,自引:0,他引:2  
  相似文献   

15.
16.
The Human Microbiome Project will establish a reference data set for analysis of the microbiome of healthy adults by surveying multiple body sites from 300 people and generating data from over 12,000 samples. To characterize these samples, the participating sequencing centers evaluated and adopted 16S rDNA community profiling protocols for ABI 3730 and 454 FLX Titanium sequencing. In the course of establishing protocols, we examined the performance and error characteristics of each technology, and the relationship of sequence error to the utility of 16S rDNA regions for classification- and OTU-based analysis of community structure. The data production protocols used for this work are those used by the participating centers to produce 16S rDNA sequence for the Human Microbiome Project. Thus, these results can be informative for interpreting the large body of clinical 16S rDNA data produced for this project.  相似文献   

17.
Metagenomics has paved the way for cultivation-independent assessment and exploitation of microbial communities present in complex ecosystems. In recent years, significant progress has been made in this research area. A major breakthrough was the improvement and development of high-throughput next-generation sequencing technologies. The application of these technologies resulted in the generation of large datasets derived from various environments such as soil and ocean water. The analyses of these datasets opened a window into the enormous phylogenetic and metabolic diversity of microbial communities living in a variety of ecosystems. In this way, structure, functions, and interactions of microbial communities were elucidated. Metagenomics has proven to be a powerful tool for the recovery of novel biomolecules. In most cases, functional metagenomics comprising construction and screening of complex metagenomic DNA libraries has been applied to isolate new enzymes and drugs of industrial importance. For this purpose, several novel and improved screening strategies that allow efficient screening of large collections of clones harboring metagenomes have been introduced.  相似文献   

18.
宏基因组学( metagenome)是直接从土壤、海水、人及动物胃肠道、口腔、呼吸道、皮肤等环境中获取样品DNA,利用载体将其克隆到替代宿主细胞中构建宏基因文库,以高通量检测为主要技术来研究特定环境中全部微生物的基因组及筛选活性物质和基因的新兴学科。利用宏基因组学技术不仅能够有效地检测特定环境的微生物群落结构,扩展了微生物资源的利用空间,发展了新兴的高通量检测技术,丰富了生物信息学内容。基于宏基因组学研究方法在环境微生物研究中的优势,对近年来相关领域、方法及其在人及动物病原微生物研究中的应用进行综述,以期将此方法用于实验动物病原微生物的调查分析及动物疫情、生物安全的监测。  相似文献   

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20.
Next-generation sequencing has changed metagenomics. However, sequencing DNA is no longer the bottleneck, rather, the bottleneck is computational analysis and also interpretation. Computational cost is the obvious issue, as is tool limitations, considering most of the tools we routinely use have been built for clonal genomics or are being adapted to microbial communities. The current trend in metagenomics analysis is toward reducing computational costs through improved algorithms and through analysis strategies. Data sharing and interoperability between tools are critical, since computation for metagenomic datasets is very high.  相似文献   

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