基于高通量测序的不同年龄恒河猴肠道菌群结构差异分析

目的观察不同年龄恒河猴肠道菌群结构和丰度的变化。方法 50只恒河猴,分为成年(5～10岁)、老年(10岁以上)2组,其中成年组33只,老年组17只。采集动物的新鲜直肠粪便,提取DNA后使用Illumina高通量测序平台对样本中细菌16S rDNA-V3区进行测序,定量分析肠道菌群的结构和丰度。结果老年组和成年组获得的优化序列数差异无显著性(P> 0.05)。α-多样性分析,老年组恒河猴肠道菌群的Chao1指数(P=0.0174)、Simpson指数(P=0.0258)、ACE指数(P=0.0121)与成年组比较降低,Shannon指数与成年组比较升高(P=0.0132)。老年组与成年组相比,在门水平,拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度升高(P=0.0013),厚壁菌门(Firmicutes)、螺旋体门(Spirochaetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、粘胶球形菌门(Lentisphaerae)相对丰度降低(P=0.0283,P=0.0002,P=0.0482,P=0.0242)。在科水平,Prevotellaceae相对丰度升高(P=0.0001),Ruminococcaceae、Clostridiales、Spirochaetaceae、Christensenellaceae相对丰度降低(P=0.0039,P=0.0080,P=0.0002,P=0.0021)。在属水平,老年组unidentified_Prevotellaceae相对丰度升高(P=0.0001),乳杆菌属(Lactobacillus)、八迭球菌(Sarcina)、unidentified_Spirochaetaceae相对丰度降低(P=0.0114,P=0.0227,P=0.0028)。β-多样性分析,老年组肠道菌群与成年组分布在不同区域,差异有显著性(P=0.003)。LEfSe分析,在成年组,链球菌属(Streptococcus)、布赫纳氏菌属(buchnera)、乳杆菌属(lactobacillus)是具有统计学意义的生物标记物。结论恒河猴肠道菌群的结构随年龄增长而改变。丰度降低,多样性增高。     

基于高通量测序分析哮喘小鼠呼吸道菌群的变化

通过高通量测序分析哮喘模型小鼠呼吸道菌群的变化情况。

将12只SPF级BALB/c雄性小鼠随机分为对照组和模型组, 每组6只。采用卵清蛋白致敏方法建立哮喘小鼠模型后, 进行支气管组织切片病理学观察, ELISA法检测血清IgE水平, 测定肺指数, 采集咽拭子后提取DNA行高通量测序分析。

与对照组比较, 模型组小鼠血清IgE水平明显升高(P < 0.05), 肺指数明显上升(P < 0.05), 可见支气管上皮粘膜有水肿, 少量淋巴细胞浸润, 平滑肌增生。模型组小鼠呼吸道菌群与对照组比较, 菌种丰度升高, 厚壁菌门较对照组减少(P < 0.05), 放线菌门和变形菌门增多(P < 0.05), 菌群结构有明显差异。

哮喘小鼠存在呼吸道微生态菌群失衡。

     

基于高通量测序技术马肠道菌群研究进展

马肠道非常发达,其中定居着丰富又复杂的微生物菌群,这些微生物在宿主的生理、代谢、营养和免疫功能等方面有着重要作用.基于高通量测序的宏基因组学技术和分析手段的改进,对复杂环境中微生物的研究更加方便、透彻.本文就基于高通量测序的宏基因组技术在马肠道核心菌群、不同肠道段菌群结构、不同因素对肠道菌群结构的影响,以及马肠道微生物...     

基于高通量测序分析健康人咀嚼槟榔前后口腔菌群多样性

目的 为揭示健康人咀嚼槟榔前后的菌群结构及其多样性,分析咀嚼槟榔前、咀嚼5 min后和咀嚼30 min后口腔内菌群结构变化以及多样性特征。方法 通过收集8个人咀嚼槟榔前后唾液,用宏基因组DNA进行高通量测序。 结果 咀嚼槟榔5 min后,链球菌属（Streptococcus）、普雷沃菌_7属（Prevotella_7）、韦荣球菌属（Veillonella）、纤毛菌属（Leptotrichia）、嗜血杆菌属（Haemophilus）、拟普雷沃菌属（Alloprevotella）、普雷沃菌属（Prevotella）、卟啉单胞菌属（Porphyromonas）、梅毒螺旋体_2（Treponema_2）、普雷沃菌_6属（Prevotella_6）和兼性双球菌属（Gemella）较咀嚼前相对丰度明显下降,分别下降了16.57%、12.94%、9.38%、23.08%、54.55%、52.63%、30.00%、42.86%、30.00%、16.67%和42.86%,纤毛菌属（Leptotrichia）降幅最大。而咀嚼30 min后,纤毛菌属（Leptotrichia）、嗜血杆菌属（Haemophilus）、拟普雷沃菌属（Alloprevotella）、卟啉单胞菌属（Porphyromonas）、梅毒螺旋体_2（Treponema_2）和罗思菌属（Rothia）的相对丰度较咀嚼5 min后均增大。结论 链球菌属（Streptococcus）、韦荣球菌属（Veillonella）作为主要变化的菌属,在咀嚼槟榔的过程中,对口腔产生一定的作用,可能是口腔龋齿等牙周疾病的直接或间接影响因子。     

湿疹患儿肠道菌群高通量测序初步探索

目的为了解湿疹患儿肠道菌群的结构与湿疹之间的关系,通过对湿疹患儿和健康儿童粪便样本细菌总DNA提取,利用高通量测序技术,比较健康儿童和湿疹患儿肠道菌群的异同。方法 10例年龄在2个月~2岁婴幼儿由皮肤科门诊确诊为湿疹伴有过敏性疾病家族史作为研究对象,年龄和性别相当健康儿童10例作为对照,分别收集其粪便标本并提取所有样本中细菌的总DNA,对16SrRNA基因进行高通量测序,获得两组的肠道菌群结构数据并进行菌群差异性分析。结果通过Roche 454高通量测序,两组肠道微生物菌群多样性指数比较差异无统计学意义。两组主要由Firmicutes(厚壁菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)、Proteobacteria(变形菌门)和Actinobacteria(放线菌门)4个门组成;两组在门水平上进行菌群结构比较,差异无统计学意义。两组样本在属水平上共获得200个不同属的细菌,其中Bacillus(芽孢杆菌属)、Bilophila(噬胆菌属)、Christensenella(纺锤状细菌属)、Coprobacillus、Eikenella(艾肯菌属)、Enterobacter(肠杆菌属)、Eubacterium(真杆菌属)、Lactococcus(乳球菌属)、Megamonas(巨单胞菌属)、Leuconostoc(明串珠菌属)、Morganella(摩根菌属)、Rhizobacter(根杆菌属)、Proteus(变形菌属)、Sutterella(萨特菌属)、Veillonella(韦荣球菌属)、Akkermansia、Anaeroglobus、Anaerotruncus、Butyricicoccus、Epulopiscium、Gordonibacter、Lachnospiraceae uncultured、Robinsoniella和Varibaculum共24个属在两组间差异具有统计学意义。结论湿疹患儿肠道菌群与健康儿童相比,菌群多样性指数(Shannon指数和Simpson指数)未见明显差异,但在菌群结构上发生了一些变化,某些特别的细菌菌属存在显著性差异。     

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。     

基于16S rDNA高通量测序技术对克罗恩病患儿肠道菌群变化的研究

目的 研究克罗恩病(Crohn′s disease,CD)儿童和正常人群肠道菌群的分布,寻找与CD发生发展显著相关的菌属结构。 方法 纳入CD患儿36例和健康儿童21例,CD患儿分为活动期22例、缓解期14例,采用16S rDNA高通量测序技术,分析各组肠道菌群的生物多样性与结构组成。 结果 CD组患儿(活动期与缓解期)肠道菌群丰富度指数、香浓多样性指数较健康儿童组有明显下降,差异有统计学意义(F=8.829 0,P=0.001 0,P=0.004 5;F=8.890 0,P=0.000 3,P=0.035 6)。在门类水平,所有CD患儿肠道菌群的放线菌门数量减少,变形菌门数量增多。在菌属水平,与健康儿童组相比,所有CD组患儿Faecalibacterium相对丰度显著减低,Klebsiella(克雷伯菌属)、Enterococcus(肠球菌属)相对丰度显著升高。活动期CD组Blautia(布劳特菌属)、Bifidobacterium(双歧杆菌属)、Subdoligranulum、Lachnospira(毛螺旋菌属)、Anaerostipes(丁酸弧菌属)、Eubacterium_rectale_group(直肠杆菌属)的相对丰度明显下降。 结论 CD患儿肠道菌群结构及相对丰度较健康儿童存在显著差异。肠道菌群结构的异常与儿童CD的发生发展存在相关性。     

基于高通量测序的树鼩不同肠道部位菌群结构分析

目的观察树鼩不同肠道部位菌群的多样性及构成。方法采集3只雄性树鼩回肠、盲肠、结肠内容物,提取DNA,利用Illumina PE250高通量测序平台扩增肠道菌16S rDNA V4区域,分析菌群结构和丰富度。结果树鼩回肠、盲肠、结肠菌群的优化序列数差异无统计学意义。α多样性分析,树鼩肠道3个部位菌群的Chao1指数、PD指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数差异无统计学意义,相对于回肠,盲肠与结肠菌群多样性的相似性较高。Rank-Abundance曲线显示,回肠菌群的丰富度较高且分布较均匀。β多样性分析,树鼩回肠菌群结构差异性较小,盲肠与结肠菌群结构差异较大。树鼩肠道菌群共检出26个门,17个门在3个组共存。互养菌门(Synergistetes)、Rokubacteria门、奇古菌门(Thaumarchaeota)、TA06门仅见于回肠;衣原体门(Chlamydiae)为盲肠中特有;迷踪菌门(Elusimicrobia)仅在结肠中发现。共获得414个属,结肠、盲肠、回肠中独有属分别为15个、7个、3个。共发现530个种,其中唾液乳杆菌(Lactobacillus salivarius)丰富度最高。Random Forest分析结果显示,在树鼩回肠、盲肠、结肠中发现7个生物标记物。结论树鼩回肠、盲肠、结肠肠道菌群多样性差异无显著性,但相对于结肠与盲肠,回肠菌群丰富度较高且分布较均匀。树鼩3个肠道部位具有各自独特的菌群。     

高通量测序分析一只临床死亡阿拉伯狒狒的胃肠道菌群

运用高通量测序分析一只临床死亡的阿拉伯狒狒胃肠道菌群的组成及多样性,结合其临床症状和检测结果进一步分析该动物的死亡原因,为野生动物的饲养管理和物种健康提供基础资料。

以2017年12月20日成都动物园一只死亡的幼龄雌性阿拉伯狒狒为研究对象,收集其胃、十二指肠、空肠、回肠、盲肠和结肠的内容物及粪便,利用高通量测序技术对细菌16S rRNA基因的V4区进行测序,分析细菌菌群的组成和多样性差异。

十二指肠的菌群有效序列数较高,而盲肠和粪便菌群的alpha多样性较高;胃肠道菌群丰度不同,但都主要来自变形菌门、厚壁菌门和拟杆菌门,而大肠具有较多的梭杆菌门;海尔曼螺杆菌和大肠埃希菌分别在胃和小肠富集,嗜肺巴氏杆菌和具核梭杆菌在结肠富集,并且结肠具有较多来自变形菌门的特有细菌;菌群的功能预测提示胃和小肠具有腹泻和胃肠炎风险,结肠具有菌群失调风险。

阿拉伯狒狒的胃肠道细菌菌群的高通量测序分析和临床诊断及器官组织病理检测结果表明该动物患有的间质性肺炎与小肠富集的大肠埃希菌关系密切,其直接死亡可能与嗜肺巴氏杆菌有关,这些症状进一步导致其结肠菌群失调而加剧了死亡,提示饲养管理中应加强对动物园阿拉伯狒狒等野生动物肠道大肠埃希菌和嗜肺巴氏杆菌的监测,提高野生动物的饲养管理和物种健康。

     

基于高通量测序的池塘养殖半滑舌鳎消化道菌群的结构特征分析

运用高通量测序方法研究了池塘养殖半滑舌鳎消化道和池水、池塘底泥、颗粒饵料中的微生物菌群结构,并分析了它们之间的相关性。实验结果证实,养殖池塘池水、底泥和饵料中的细菌种类多样性要远高于半滑舌鳎消化道中的细菌多样性,但消化道中的菌群结构与池水和池塘底泥中的细菌没有相关性,仅在一定程度上受到颗粒饵料中菌群的影响。而半滑舌鳎消化道不同部位的细菌种类多样性存在一定的差异,但优势菌群的组成并没有明显的结构差异,优势菌种的构成和相对数量比例非常相似,并且大部分的优势菌种在NCBI数据库中没有同源菌株。研究说明半滑舌鳎消化道菌群这一微生态系统的结构相对独立,在池塘养殖这一阶段几乎不受养殖环境中菌群的影响,而且定植肠道中的一些优势细菌种类可能具有宿主特异性。     

基于高通量测序的禁牧对土壤微生物群落结构的影响

麋鹿的采食、躺卧和践踏行为均会对栖息地土壤环境造成影响,进而影响土壤微生物群落结构。利用高通量测序技术,分析江苏大丰麋鹿国家级自然保护区禁牧点和补饲点土壤细菌和真菌群落结构差异,并结合土壤理化性质探究禁牧对土壤微生物群落结构的影响。结果表明细菌群落的优势菌门为变形菌门,真菌群落的优势菌门为子囊菌门。禁牧改变了土壤微生物群落结构,在门水平上提高了变形菌门、放线菌门和担子菌门的相对丰度,降低了绿弯菌门、厚壁菌门和子囊菌门的相对丰度,禁牧点与补饲点土壤微生物群落多样性的相似性较低。冗余分析中,细菌受土壤环境因子的影响大于真菌,其中土壤pH是影响细菌和真菌群落最大的土壤环境因子。研究揭示了禁牧对土壤微生物群落结构的影响,为保护区制定麋鹿生境恢复方案提供参考。     

基于16S rDNA扩增子测序技术揭示真胃左方变位对奶牛粪便微生物的影响

[目的]本试验旨在测定产后健康奶牛和罹患真胃左方变位(left displacement of the abomasum, LDA)奶牛粪便中微生物菌群的变化,以期探讨LDA发生与菌群的关联性,评估其对机体代谢的潜在影响.[方法]采用16S rDNA高通量测序技术,测定10头健康奶牛(Health)、10头真胃左方变位...     

基于高通量测序的两种高寒草甸土壤原核生物群落特征研究

土壤微生物在生态系统中具有重要的生态功能,研究青藏高原高寒草甸的土壤原核生物群落组成及其主要影响因子,对揭示青藏高原独特的微生物地理区系和预测全球环境变化的影响有重要意义。利用Illumina Miseq高通量测序技术,结合分子生态网络,对青藏高原高寒沼泽化草甸和高寒草甸的土壤原核生物的群落组成特征进行了分析。结果共检测到23145个OTUs,可分为2个古细菌类群和33个已知的细菌类群;其中变形菌门、酸杆菌门、放线菌门和拟杆菌门为土壤的优势菌群,相对丰度累计超过79%;高寒草甸原核生物的多样性高于高寒沼泽化草甸,两种草甸类型原核生物群落特征具有显著差异性(P0.001)。分子生态网络分析表明,高寒草甸网络具有较长的平均路径距离和较高的模块性,使其比高寒沼泽化草甸网络更能抵抗外界环境变化,在应对气候变化时具有更高的稳定性;典范对应分析(CCA)和分子生态网络的分析结果均表明,土壤p H值是影响土壤原核生物群落特征的主要影响因子。综上所述,土壤微生物群落的组成变化对于评估其对全球气候变化的响应具有重要的指示作用,土壤原核生物群落特征在不同的高寒草甸土壤中具有显著差异,了解其变化规律和影响因子,能为高寒草甸生态系统的适应性管理和应对气候变化提供理论依据。     

高通量测序分析大兴安岭典型森林土壤细菌和真菌群落特征

[背景]大兴安岭地区是我国对气候变化响应最敏感的区域,而土壤微生物在维持寒区森林生态系统结构和功能中发挥重要作用.[目的]探究大兴安岭不同森林类型土壤微生物群落结构及与环境因子的关系.[方法]采用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析3种典型森林(白桦林、落叶松林和樟子松林)土壤细菌和真菌群落组成和多样性.[...     

基于新一代高通量测序的环境微生物转录组学研究进展

环境微生物转录组学是一门新兴学科,它以复杂环境样品中的微生物mRNA为研究对象,利用近年兴起的RNA-Seq高通量测序技术,在整体水平上对环境微生物的基因表达水平和调控规律进行研究.本文概述了环境微生物转录组研究从样品的采集保存、RNA提取、mRNA的富集、cDNA合成直到高通量测序及数据分析的基本流程.总结了该技术面临的主要瓶颈:环境样品mRNA含量低、腐植酸等干扰杂质多、rRNA去除程度有限.针对RNA的提取、纯化以及mRNA的富集这些重点步骤,详细阐述了近年来在提高mRNA的得率与纯度上的方法学进展.重点介绍了高通量测序数据的处理及分析方法,从测序数据的质量控制、序列组装、rRNA的鉴定及去除、功能基因注释及分类到差异表达基因的鉴定.最后总结了近年来环境微生物转录组学在新基因的发现、不同环境条件下微生物的基因表达及调控规律研究、有机物的代谢路径分析等3个主要研究领域的广泛应用.随着测序技术及生物信息学分析工具的发展进步,环境微生物转录组学将具有更广阔的应用前景.     

基于高通量测序的慈竹笋转录组分析与基因功能注释

慈竹是我国四川当地的优势丛生竹种之一,其纤维长度和质量较优异,是造纸、纺织等工业的良好原料。本文利用Illumina Hi SeqTM 2000平台,对10、50、100和150 cm高的慈竹笋进行转录组分析,共得到69.28 M条读长(Reads),经从头拼接、组装和聚类后得到111 137条非重复序列基因Unigene,其中共有63 094条注释到COG、GO、KEGG、Swiss-Prot和Nr数据库中。这些Unigene不仅具有一般的功能,如转录和信号转导等,还涉及到蔗糖转运与代谢、次级代谢产物及细胞壁的生物合成等方面。不同高度慈竹笋的纤维素合成酶基因存在差异表达,发现了可能调控慈竹生长发育以及纤维素和木质素生物合成的相关基因,为慈竹品种改良提供一定的理论基础。     

基于16S rRNA基因序列分析法比较苏尼特双峰驼和阿拉善双峰驼自然发酵酸驼乳的微生物多样性

【目的】传统发酵乳制品是一类未经任何处理自然发酵而成的,其微生态环境未遭破坏,从而乳酸菌的生物学特性和基因多样性得到了很好的保留,具有开发和利用价值。自然发酵酸驼乳常用来治疗多种疾病且效果良好,与其中丰富的乳酸菌资源有着密不可分的联系。然而,目前有关自然发酵酸驼乳微生物菌群及多样性相关研究甚少。因此进一步挖掘内蒙古地区双峰驼自然发酵酸驼乳微生物群落结构和多样性是至关重要的。【方法】本研究采用IlluminaMiseq测序技术,测定了苏尼特和阿拉善双峰驼的自然发酵酸驼乳中微生物16S rRNA V3–V4区序列,并对群落结构和多样性进行了比较分析。【结果】多样性分析表明,苏尼特双峰驼酸驼乳中微生物群落丰富度和种群差异性比阿拉善双峰驼酸驼乳大,细菌多样性也高。在门水平上,苏尼特和阿拉善双峰驼酸驼乳中的菌群均以厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria)为主。在属水平上,苏尼特双峰驼酸驼乳主要以乳杆菌属(Lactobacillus)和乳球菌属(Lactococcus)为优势菌群,阿拉善双峰驼酸驼乳以乳杆菌属(Lactobacillus)和醋酸杆菌属(Acetobacter)为优势菌属。此外,肠杆菌属(Enterobacter)、拉乌尔菌属(Raoultella)和明串珠菌属(Leuconostoc)等的含有食源性致病菌和环境污染菌的菌属被检出。综上所述,不同地区不同品种酸驼乳的乳酸菌种类及优势菌群有较大差异,存在显著的地理差异。【结论】通过本研究,不仅对苏尼特和阿拉善双峰驼自然发酵酸驼乳乳酸菌的组成和种类有了明确的认知,为评估发酵酸驼乳微生物群落对消费者身体健康的影响提供了数据基础的同时为今后筛选优势菌群和挖掘新型益生菌奠定基础。     

基于高通量测序的乐安江冬季细菌群落特征分析

【目的】分析乐安江从上游至下游水体细菌群落结构组成变化,揭示细菌群落结构组成变化的影响因素。【方法】分析不同河段水体中C、N、P、Cu、Zn、As和Pb等化学指标。对水体DNA的16S rRNA基因进行高通量测序确定细菌群落特征。基于Bray-Curtis距离的采样点非度量多维尺度(NMDS)分析和聚类分析研究乐安江水体细菌群落结构差异,基于冗余分析(RDA)研究环境因子与细菌群落的关系。【结果】乐安江水体中C、N、P、Cu、Zn、As和Pb等化学指标含量中下游偏高。中游河水受德兴铜矿废水影响,细菌群落多样性降低,下游受农业、生活废水影响,细菌群落丰富度和多样性升高。水体中优势菌群为β-变形菌纲(Beta-proteobacteria,53.03%)、放线菌门(Actinobacteria,20.24%)和拟杆菌门(Bacteroidetes,14.75%)。中游受德兴铜矿废水影响,Beta-proteobacteria丰度增大,而Actinobacteria丰度减小;下游受微生物间捕食影响,Bacteroidetes丰度下降。在细菌群落与环境因子的关系中,DO是解释乐安江细菌群落结构变化的最佳环境因子。【结论】乐安江中游德兴铜矿废水和中下游农业、生活废水明显改变了水体细菌群落结构组成,使水体细菌群落特征从上游到下游发生显著变化。本研究为揭示人类活动对乐安江水生态环境的影响提供了参考性数据。     

高通量测序分析冻融期碳源输入方式对土壤线虫群落的影响

植物碳源输入途径变化对土壤生物群落的影响研究是目前学术界关注的热点问题。为探究温带森林生态系统碳源输入方式对土壤线虫群落的影响,通过Illumina MiSeq技术分析了不同碳源输入方式下土壤线虫群落组成和多样性的变化。研究结果显示:所有处理(凋落物和根系同时输入;仅根系输入;仅凋落物输入;无碳源输入)中共发现土壤线虫68属,其中食细菌线虫的相对丰度最大;各碳源输入方式中仅凋落物输入处理对线虫群落组成的影响最为明显,表现为:与凋落物和根系同时输入处理相比,仅凋落物输入处理中食细菌线虫的相对丰度明显增加,食真菌线虫的相对丰度显著降低以及捕食杂食线虫的相对丰度显著增加。从线虫群落的多样性指数角度看,无碳源输入处理中土壤线虫群落的多样性指数(H'')下降,优势度指数(Dom)增高;仅凋落物输入处理中均匀度指数(J)最高。从线虫群落的生态指数角度看,仅凋落物输入处理的线虫群落成熟度指数(MI)最高;各碳源输入处理的分解过程均以细菌分解通道为主。研究表明,土壤线虫群落受到碳源输入变化的调节,仅凋落物输入处理比仅根系输入处理对土壤线虫群落的影响更大。无碳源输入处理的物种多样性明显下降,仅凋落物输入处理的土壤食物网更加稳定。研究结果丰富了森林土壤线虫多样性的研究内容,并为高通量测序技术在土壤线虫方面的研究提供方法和数据的支持。