16S rRNA基因两个可变区对反映肠道菌群多样性与物种鉴定能力的比较分析

【摘 要】 目的 目前基于新一代测序技术开展的人类肠道元基因组学研究已成为微生物学乃至整个生物学中最活跃和最有潜力的学科方向。现阶段绝大部分以肠道菌群为靶标的研究主要基于16S rRNA基因可变区测序。本研究关注的是测序技术发展使得序列的读长能力延长后,选择16S rRNA基因V1-V3区与V3-V5区进行测序所反映的多样性与物种组成信息的异同点。方法 以两个真实的16S rRNA基因全长Sanger测序数据为基础,对其中的V1-V3和V3-V5两种片段进行了模拟数据的分析,将它们分别与16S rRNA基因的全长片段在OTU多样性水平和物种组成信息方面进行比较。结果 结果显示V1-V3区在OTU多样性上较V3-V5区更为接近全长序列;在物种组成表现上,两个可变区鉴定出的大部分的属的丰度与全长序列分析结果一致,但是各自有少数属的丰度结果与全长序列丰度结果存在差异。结论 在多样性分析上,选择V1-V3区片段能得到与全长更为接近的结果;而具体到菌种的组成分析中,V1-V3区和V3-V5区都有其局限性。     

CVTree在454高通量测序分析菌群结构中的应用

目的探究将基于短串频度的CVTree方法用于反映菌群结构的16S rRNA基因的454高通量测序数据分析的可行性,为快速分析高通量菌群结构数据提供新的方法。方法对一个四世同堂的中国家庭7名成员肠道菌群和不同基因型及饮食类型的小鼠肠道菌群用454高通量方法获得16S rRNA基因的V3区的测序数据,用CVTree的方法进行菌群结构的比较分析。结果通过选取合适的短串长度,CVTree的方法能准确检测到各样本间的聚类关系,其结果与之前文献报道的基于Unifrac算法的结果相一致。结论CVTree能快速、有效地处理16S rRNA基因的454高通量测序数据,实现对不同菌群结构相似性的比较分析。     

胆管结扎对大鼠肠道双歧杆菌组成的影响

目的分析胆管结扎对SD大鼠肠道双歧杆菌菌群结构组成的影响。方法采集手术前3 d和手术后2周5只模型组和5只对照组大鼠的粪便样品,提取粪便样品中微生物的混合DNA进行双歧杆菌类群特异性PCR-DGGE,结合主成分分析技术比较2组大鼠在手术前后肠道内双歧杆菌结构组成的变化。结果DGGE图谱及其主成分分析表明手术后对照组和模型组大鼠肠道双歧杆菌菌群的结构组成明显不同,主要表现在假长双歧杆菌的数量在模型组显著增加,而动物双歧杆菌却明显减少。结论胆管结扎导致SD大鼠肠道双歧杆菌结构发生异常变化。     

ERIC-PCR指纹图谱技术分析糖尿病小鼠肠道细菌群落变化

目的通过比较1型糖尿病模型组和空白对照组雄性小鼠肠道菌群结构的变化,探索糖尿病造模与肠道菌群的关系。方法收集造模2周后空白对照组(n=5)、STZ造模成功组(n=5)和造模不成功组(n=3)ICR小鼠的新鲜粪便样品,提取粪便样品的总DNA,ERIC-PCR扩增形成DNA指纹图谱,借助多变量统计分析方法研究各组样品肠道菌群结构上的异同。结果ERIC-PCR指纹图谱结合偏最小二乘法(PLS-DA)分析表明造模成功组和造模不成功组小鼠的肠道菌群结构显著区别于空白对照组,而造模不成功组小鼠的肠道菌群结构与造模成功组仍有一定的区别。结论STZ诱导的1型糖尿病会造成小鼠的肠道菌群结构的变化,而部分小鼠造模失败可能与这些小鼠的肠道菌群结构有关。     

油藏样本潜在核心功能微生物群的宏基因组挖掘

【背景】识别出具有驱油功能的内源性微生物群是当前设计高效微生物采油技术的迫切需求。【目的】通过宏基因组分析找出原位油藏微生物中具有产酸/产气功能的潜在核心微生物群。【方法】利用室内模拟体系,对原位油藏微生物进行有机营养(从有氧到无氧)的激活,运用生物信息、多元统计分析以及网络分析等方法,寻找潜在内源性核心功能微生物群。【结果】有机营养激活了原位油藏样本中以Bacillus licheniformis为核心的产酸菌群(包括Coprothermobacter proteolyticus、Marinobacterspp.、Anaerobaculumhydrogeniformans和Petrotogamobilis),该菌群具有以丙酮酸/乙酰辅酶A为原料发酵乳酸、乙酸以及甲酸的功能;激活了以Enterococcus faecium为核心的产气菌群(包括Shinella zoogloeoides、Paracoccus denitrificans、Paracoccus spp.和Enterobacter cloacae),该菌群具备以(亚)硝酸盐、(亚)硫酸盐、石油烃为原料生产含氮/硫/碳等气体的能力。2个核心菌群内部分菌同时具有产酸和产气通路基因,激活过程中2个菌群的丰度变化呈负相关关系。【结论】利用有机营养激活体系及宏基因组测序分析技术,筛选出了油藏样本中具备产酸、产气能力的核心功能菌群,为后续进一步的功能菌株研究提供了潜在靶标及功能指向。