454测序法在环境微生物生态研究中的应用

传统的Sanger测序技术虽已成熟,但其速度和成本的限制满足不了大规模测序的要求。第二代高通量测序技术结合了乳胶微粒和皮升级反应的454焦磷酸测序法,作为一种高通量测序技术,具有分析结果准确、高速、高灵敏度和高自动化的特点。对454测序法的技术原理和操作步骤进行了介绍,对近年来运用该方法在环境微生物生态研究领域的进展进行了综述。     

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...     

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。     

宏基因组学在胃肠道微生物研究中的应用

动物胃肠道中普遍存在大量共生微生物群,对于它们的研究一直受制于纯培养技术。随着分子生物学的快速发展及其在微生物学及生态学上的应用,针对未培养微生物研究的一门新型学科——宏基因组技术应运而生并迅速发展。通过提取胃肠道粘膜表面以及内容物中微生物DNA,构建总DNA文库的方法,利用基因组学的研究策略,来研究胃肠道中微生物遗传组成及群落功能。宏基因组技术在胃肠道微生物研究中广泛的应用,对于医学、生态学、生物能源利用等领域的研究具有重大的价值。     

肠道微生物与疾病关系的研究新进展- 运用454 测序技术分析

由于传统研究方法成本和速度的限制,远远满足不了对微生物群落大规模的研究,以454测序为代表的新一代高通量测序技术凭借低成本、高通量、流动自动化的优势为研究微生物的多样性和组成提供了新的技术平台。本文就近年来454测序技术在研究人体肠道微生物与疾病关系的应用进行了综述。     

基于高通量测序的花马盐湖原核微生物及其耐盐基因

【目的】揭示陕北花马盐湖沉积物原核微生物群落组成,并分析其潜在的耐盐功能基因。【方法】构建盐湖沉积物宏基因组16S r RNA文库和fosmid文库,利用Illumina HiSeq高通量测序及生物信息技术分析细菌古菌群落组成和耐盐菌株(5-5)外源宏基因组的潜在耐盐基因。【结果】获得18978条有效的16Sr RNA序列,共5221个OTUs,包括23个门,155个属,其中广古菌门(Euryarchaeota)和变形菌门(Proteobacteria)为优势菌门,盐杆状菌属(Halorhabdus)、盐红菌属(Halorubrum)及假单胞菌属(Pseudomonas)等16个属为优势属,以及嗜盐单胞菌属(Halomonas)、冷弯菌属(Psychroflexus)及不动细菌属(Acinetobacter)等139个属为非优势属。从4126个fosmid文库菌株中筛选出37株耐盐菌株,其中菌株5-5、2E4和2F4对不同浓度的NaCl、CuSO_4、ZnSO_4及CdSO_4具有耐受性,从5-5的外源宏基因组序列中获得61个Unigene,其中12个Unigene的同源基因编码的蛋白质如无机焦磷酸酶、转座酶、亚碲酸钾抗性蛋白及钙调蛋白等广泛参与其他生物的耐盐逆境。【结论】盐湖沉积物中蕴藏着丰富多样的细菌古菌类群以及潜在耐盐功能基因资源。     

高通量测序技术在食品微生物研究中的应用

高通量测序技术的快速发展对食品微生物发酵过程和机制研究产生了深刻的影响,主要体现在食品微生物生理功能、代谢能力和进化的研究以及食品微生物群落结构、动态变化及其对环境的响应机制等方面。另外,通过对食品微生物基因组和元基因组进行数据分析,也对食品发酵过程优化、微生物功能改造、食源性微生物疾病预防和控制等提供了重要的依据。本文总结了近年来利用高通量测序技术对食品微生物基因组和元基因组进行测序的研究,并探讨了测序技术的发展对食品微生物研究的影响及发展趋势。     

中国人群肠道微生物鸟枪法宏基因组测序研究进展

肠道微生物与人类健康的相关性研究仍然是当前生命科学研究领域的前沿热点之一。不依赖培养的16Sr RNA基因高通量测序是当前的主要研究手段。但随着测序成本的降低和数据分析方法的日渐成熟,宏基因组鸟枪法测序因具有信息量更大、更全等优势,将逐渐成为今后一段时间内研究肠道微生物组的重要手段。美国在人类微生物组计划的资助下,对30 805份样品进行了肠道微生物宏基因测序分析。通过NCBI Pub Med和SRA数据库检索,共发现72项研究收集了约10000份中国人的肠道样品用于宏基因组测序。但到目前为止,仅56项研究进行了公开发表,其中与代谢性疾病相关的文献16篇,与感染和免疫性疾病相关的文献16篇,与心脑血管疾病相关的文献12篇。由于采样地点以北京、广州、上海等大城市为主,测序平台和测序分析方法均存在较大差异,且大部分研究仍以相关性分析为主,相关研究成果在临床疾病诊疗中所发挥的作用仍非常有限。规范采样方法、标准化测序平台和数据分析流程,开展多中心平行研究将有助于数据整合和比较分析。同时,结合使用转录组、蛋白质组和培养组学等多组学方法开展功能验证和分子作用机制研究,将有利于更好地将肠道微生物研究...     

分子生物学方法在环境微生物生态学中的应用研究进展

随着分子生物学方法的不断发展和改进,微生物在生态系统中的作用被更好的挖掘出来。目前快速发展的先进的分子生物学技术,已经开始应用于分析环境微生物的多样性、微生物的生物地理学及微生物对气候变化的响应等。一般环境微生物的研究目标主要有3个,即确定微生物的种类和多样性、微生物的功能或潜在作用及在特定时间点活跃的微生物等。然而,现有微生物的研究方法复杂多样,容易给研究者在方法的选择上带来困惑。将从微生物的多样性和功能研究两个方面介绍和分析相应的分子生物学方法,尤其是近年来快速发展的高通量测序、宏组学和单细胞水平研究方法(如纳米二次离子质谱与荧光原位杂交相结合的方法)等新技术及其应用情况,以期为研究者选择合适的研究方法进行环境微生物的研究提供依据。     

454测序技术开发微卫星标记的研究进展

第二代测序技术(454测序为例)已成为测定基因组序列的一种成熟技术.454测序亦可应用于目标DNA区域分析,因此可用作微卫星标记的开发.较传统方法而言,具有便捷、高效等特点.目前,运用454技术进行基因组测序或转录组测序开发微卫星标记,用以研究种群生态学、构建遗传图谱等得到越来越多的重视和应用.综述了454测序技术在开发微卫星标记上的应用,并根据其优缺点对其应用前景进行了展望,旨在为应用454测序开发微卫星提供参考.     

High‐Throughput Sequencing: A Roadmap Toward Community Ecology

High‐throughput sequencing is becoming increasingly important in microbial ecology, yet it is surprisingly under‐used to generate or test biogeographic hypotheses. In this contribution, we highlight how adding these methods to the ecologist toolbox will allow the detection of new patterns, and will help our understanding of the structure and dynamics of diversity. Starting with a review of ecological questions that can be addressed, we move on to the technical and analytical issues that will benefit from an increased collaboration between different disciplines.     

高通量测序技术分析猪粪堆肥过程中微生物群落结构变化

为了解猪粪堆肥过程中微生物群落结构组成及多样性的变化,采集猪粪堆肥过程的三个代表性样品—新鲜猪粪、高温堆肥、腐熟堆肥,利用Illumina Miseq高通量测序技术对16S rRNA V4～V5可变区序列进行测序,分别获得37 009、42 470、36 713条有效序列及328、280、160个操作分类单元(OTU)。Alpha多样性分析表明,在堆肥过程中微生物群落丰富度呈现降低趋势,而多样性呈现先上升后下降趋势。随着堆肥的进行,在门水平上,厚壁菌门、拟杆菌门和软壁菌门相对丰度降低,而变形菌门和放线菌门相对丰度升高;在属水平上,Turicibacter、Terrisporobacter、Parabacteroides、Clostridium sensu stricto、Corynebacterium等来自动物肠道的微生物相对丰度明显下降,Thermopolyspora、Thermomonospora、Thermobifida、Halocella等耐热耐盐微生物成为最主要优势菌。堆肥过程不同菌群优势度的变化是微生物与堆肥中各理化因子相互作用的结果。     

rRNA技术及其在分子微生物生态上的应用

传统的基于微生物培养与纯种分离的技术所具有的局限性,以及分子生物学及其有关技术的长足进展,使微生物生态学的研究进入了分子的阶段.其中rRNA技术的建立、发展及其成功应用,为分子微生物生态和微生物系统分类学的研究掀开了崭新的一页.对rRNA分子技术的研究进展、以之为基础的主要方法及其在环境微生物研究中的应用,以及应用过程中所存在的一些潜在问题及其解决办法等作了详细综述.     

Sequencing goes 454 and takes large-scale genomics into the wild

Sometimes, science takes a big leap forward. This is often due to new technology that allows the study of questions previously difficult or even impossible to address. An example of this is provided in this issue ( Vera et al . 2008 ) by the first large-scale attempt toward genome sequencing of an ecologically important model, based on the new '454-sequencing technology'. Using this new technology, the protein-coding sequences of the Glanville fritillary butterfly genome have now been largely characterized.     

微生物全基因组鸟枪法测序

全基因组测序主要有二种策略,一种是分级鸟枪法测序,另一种是全基因组鸟枪法测序。微生物是一种十分重要的遗传资源,运用全基因组鸟枪法可以方便、快捷地完成其基因组的测序任务。本文对微生物全基因组鸟枪法测序中文库构建、插入片段的长短比例、反应投入量、拼接以及补洞等问题作了较细致的描述,有些步骤作了举例说明。 Abstract:Two strategies introduced for whole genome sequencing,one is clone by clone method,the other is whole genome shotgun sequencing,for microbes which are very important to us,whole genome shotgun sequencing method is very convenient.In this article we discussed the library construction、long-to-short-ratio of insert,、total number of reads should be sequenced、assembly and gap filling technologies of the whole microbial genome shotgun sequencing method while some examples presented.     

利用高通量测序技术对水稻秸秆中、低温降解菌系的比较分析

采用Illumina MiSeq高通量测序技术,对中、低温（中温25 ℃、低温10 ℃）富集驯化所得水稻秸秆降解菌系进行测序;采用生物信息学方法对中、低温秸秆降解菌系群落生物多样性进行分析。结果表明,测序质控后获得601 489条16S rDNA序列,平均长度273 bp,经Silval 132数据库比对,中温降解菌系包括18个门,172个属,302个OTU,其中优势菌属为弓形杆菌属（Arcobacter）、拟杆菌属（Bacteroides）、屠场杆菌属（Macellibacteroides）、假单胞菌属（Pseudomonas）和梭形杆菌属（Lysinibacillus）;低温降解菌系包括16个门,169个属,280个OTU,其中优势菌属为弓形杆菌属、屠场杆菌属、拟杆菌属、丛毛单胞属（Comamonas）和假单胞菌属。温度对降解菌系中优势菌门的相对丰度无显著影响,中、低温秸秆降解菌系主要菌属相对丰度差异显著。     

Termite Hindguts and the Ecology of Microbial Communities in the Sequencing Age

Advances in high‐throughput nucleic acid sequencing have improved our understanding of microbial communities in a number of ways. Deeper sequence coverage provides the means to assess diversity at the resolution necessary to recover ecological and biogeographic patterns, and at the same time single‐cell genomics provides detailed information about the interactions between members of a microbial community. Given the vastness and complexity of microbial ecosystems, such analyses remain challenging for most environments, so greater insight can also be drawn from analysing less dynamic ecosystems. Here, we outline the advantages of one such environment, the wood‐digesting hindgut communities of termites and cockroaches, and how it is a model to examine and compare both protist and bacterial communities. Beyond the analysis of diversity, our understanding of protist community ecology will depend on using statistically sound sampling regimes at biologically relevant scales, transitioning from discovery‐based to experimental ecology, incorporating single‐cell microbiology and other data sources, and continued development of analytical tools.     

真菌性外耳道炎患者耳道环境菌群结构及多样性

本研究针对广东地区真菌性外耳道炎患者,采集健康对照组以及患病组外耳道分泌物,提取其总DNA,分析其微生物群落结构、多样性变化以及真菌与细菌之间的相关关系。结果显示,对于细菌而言,致病细菌不仅存在于患病组耳道,也存在于健康人群的耳道当中;对于真菌而言,虽然健康组也检出了真菌,但与细菌不同的是,患病组与健康组的真菌群落差异显著。健康组耳道真菌以担子菌门Basidiomycota为主,该类真菌并不是真菌性外耳道炎的致病菌,而在患病组中,子囊菌门Ascomycota的曲霉属Aspergillus占据绝对优势地位。曲霉是重要的致病菌,在10个患病组样本中,8个样本的曲霉属占比超过90%。此外,真菌与细菌之间,仅有极少数菌种的丰度变化存在正相关关系,多数细菌与真菌的丰度变化并不相关,这意味着在耳道环境中,真菌与细菌群落变化的依存关系不明显。总的来说,健康人群与患病人群的耳道环境均存在致病菌,致病菌的存在并不必然导致耳道炎症的发生,菌群变化只是炎症产生的前提。而曲霉在耳道的大量繁殖是真菌性外耳道炎发病的重要原因,维持一种不利于该菌繁殖的耳道环境,可能是预防真菌性外耳道炎发病的有效措施。