高通量测序在病原微生物耐药方面的应用进展

高通量测序是一种高效、准确、价廉的新型测序技术,随着近年来的不断推广,逐渐进入不同的研究领域。目前,多重耐药菌的感染给患者和社会增加了巨大负担,耐药机制和抗菌药物的研发是科学研究的热点之一。高通量测序技术也开始在病原微生物耐药方面发挥了巨大作用,尤其是在耐药机制研究方面,解决了一些用现有的技术无法解决的问题。本文从病原菌鉴定、耐药机制、药物新靶标、耐药菌流行病学以及用药指导等方面阐述了高通量测序在病原微生物耐药方面的应用及进展,重点讨论了耐药机制和抗菌药物新靶标进展以及现阶段存在的问题。高通量测序技术不断发展,尤其是进入病原微生物研究领域后延伸出新的研究技术和方法,随着相关的生物信息学的进步,此项技术应用将会更加广泛。     

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。     

高通量测序技术分析新疆新源县过度放牧土壤细菌多样性

【目的】利用新疆伊犁州新源县过度放牧导致的退化草原土壤样品,揭示其细菌的菌群多样性。【方法】通过Illumina Hi Seq 2500测序技术,分析6个退化草原土壤细菌的菌群结构及多样性。【结果】细菌群落Chao1指数平均值为2 118.28,Shannon指数平均值为8.84。细菌群落主要属于Actinobacteria、Proteobacteria、Firmicutes、Gemmatimonadetes等35个门,Phingomonadaceae、Gemmatimonadaceae等220个科,Sphingomonas、Rubrobacter等329个属,在科属水平上未知菌类分别占31%和56.1%。固氮细菌共有9个属,自生固氮菌中Arthrobacter和Methylobacterium的丰度最高,而根瘤菌中Bradyrhizobium和Rhizobacter的丰度较高。【结论】虽然6个退化草原土壤样品中细菌类群具有丰富的多样性,但很多种类丰度特别低,可能正趋向灭绝。     

高通量测序技术及其在微生物学研究中的应用

20世纪70年代发明的核酸测序技术为基因组学及其相关学科的发展做出了巨大贡献,本世纪初发展的以Illumina公司的HiSeq 2000,ABI公司的SOLID,和Roche公司的454技术为代表的高通量测序技术又为基因组学的发展注入了新活力.本文在阐述这些技术的基础上,着重讨论了新一代测序技术在微生物领域中的应用.     

基于高通量测序的辐射污染区细菌群落特征分析

【目的】为了更加全面地揭示辐射污染区细菌种群多样性,了解辐射污染对辐射区土壤中细菌群落结构的影响。【方法】运用高通量测序方法,分别进行了土样细菌16S r RNA基因的V3可变区测序,进而对无辐射污染对照和不同辐射污染程度的土样中细菌群落组成和多样性进行分析。【结果】研究共获得110 348条有效序列,17 604个OTUs,共涉及细菌域的19个门和6个潜在菌门和其它未分类菌群的726个属。多样性分析表明,辐射污染会引起土壤样品中微生物群落的分布显著差异化,显著提高细菌群落种群多样性和微生物丰度。微生物群落组成分析发现,在辐射污染胁迫下,辐射污染区样品中变形杆菌门分布比例显著下降;随着辐射污染程度的提高,放线菌门所占比例逐步提高,未分类菌门、厚壁菌门和酸杆菌门也有明显的提高。同时,研究发现辐射污染区中存在着大量未分类菌属。【结论】研究揭示了辐射污染区极为丰富的细菌多样性,大量微生物新物种资源有待发掘。     

高通量测序技术及其应用

高通量测序技术是DNA测序发展历程的一个里程碑,它为现代生命科学研究提供了前所未有的机遇。详细介绍了以454、Solexa和SOLiD为代表的第二代高通量测序技术,以HeliScope TIRM和Pacific Biosciences SMRT为代表的单分子测序技术,以及最近Life Science公司推出的Ion Personal Genome Machine (PGM)测序技术等高通量测序技术的最新进展。在此基础上,阐述了高通量测序技术在基因组测序、转录组测序、基因表达调控、转录因子结合位点的检测以及甲基化等研究领域的应用。最后,讨论了高通量测序技术在成本和后续数据分析等方面存在的问题及其未来的发展前景。     

牛全基因组高通量测序技术研究进展

现代科技迅速发展的今天,无疑是分子生物学的世界。基因组测序是对生物的遗传结构进行分析的一种技术。作为一项尤为重要的生物技术。在近几年来得到了迅猛的发展以及应用,并取得了跨越性的进展,在很多领域取得了革命性的成就。无论是在人类疾病的防治,还是在畜牧遗传育种发面都发挥着重要的作用。本综述主要介绍了第一代测序技术、第二代测序技术以及第三代测序技术的原理,并对三者的优缺点进行了比较说明,还分别阐述了全基因组高通量技术在肉牛的起源、遗传育种与优良性状的选育和奶牛的疾病防治、生产性能的提高等方面的研究进展,对当下的高通量测序技术存在的问题进行了讨论,并对其未来进行了展望。     

高通量测序技术结合正向遗传学手段在基因定位研究中的应用

传统的利用正向遗传学方法的基因定位一般是通过构建遗传连锁图谱进行的,该过程步骤繁琐、耗时耗力,很多情形下定位精确度低、区间大。随着高通量测序技术的快速发展以及测序成本的不断降低,多种简单快捷的利用测序手段定位基因的方法被开发出来,包括对突变体基因组直接测序定位、突变体材料构建混池测序定位和遗传分离群体测序构建图谱定位等,还可以对转录组和部分基因组进行测序定位。这些方法可以在核苷酸水平鉴定突变位点,并已推广到复杂的遗传背景中。近期报道的一些测序定位甚至是在不依赖于参考基因组序列、遗传杂交和连锁信息的情况下完成的,这使得很多非模式物种也能开展正向遗传学研究。本文就这些新技术及其在基因定位中的应用进行了综述。     

基于高通量测序的稀释平板计数细菌群落变化研究

【目的】明确平板计数法中不同稀释梯度对土壤细菌数量和组成的影响规律,比较稀释平板计数法和高通量测序研究土地利用方式变化下土壤细菌群落的差异。【方法】针对不同土地利用方式下的4种土壤(次生林、健康蕉园、发病蕉园和水稻土),设置5个土壤悬液10^-1-10^-5稀释梯度开展平板计数,获得平板上可培养细菌富集物并提取总DNA;同时直接提取原位土壤微生物总DNA,高通量测序细菌富集物DNA和土壤总DNA中的16S rRNA基因,研究不同土壤悬液稀释梯度下的可培养细菌群落和背景土壤细菌多样性,明确可培养细菌占土壤总细菌的比例以及多样性差异。【结果】次生林垦殖为蕉园土壤后土壤呼吸增幅最高,细菌数量降幅最高,稀释平板计数与实时荧光定量PCR (real-time fluorescent quantitative PCR)结果一致,但其他土地利用方式变化的稀释平板计数与实时荧光定量细菌数量的结果并不完全一致。连续稀释显著降低了可培养细菌多样性。与原位土壤总细菌相比,土壤可培养细菌群落Chao 1指数降幅高达86%-98%。与土壤悬液稀释10倍(10^-1...     

基于高通量测序的裕民红花根际土壤细菌群落特征分析

【背景】新疆裕民县是我国最大的红花种植基地,其独特的地理环境和气候条件适合红花生长且有利于红花良好品质的形成。【目的】探究新疆裕民县山地栽培红花不同生育期的根际土壤细菌群落及其与环境因子之间的关系,为揭示道地药材"道地性"的本质与规律提供科学依据。【方法】在3块裕民栽培红花样地中分别采取营养生长期与生殖生长期的根际、非根际土壤,测定其土壤性质,并提取基因组DNA对16S rRNA基因的V4高变区进行PCR扩增构建文库,经过Illumina HiSeq高通量测序平台测序后使用生物信息学技术分析土壤细菌的丰富度、多样性指数和群落结构,然后分析多样性指数与环境因子之间的相关性。【结果】从36个红花土壤样品中共得到10303个细菌操作分类单元(Operationaltaxonomicunit,OTU),分属于47门102纲201目381科738属405种,其中放线菌门(Actinobacteria,32.9%)和变形菌门(Proteobacteria,28.7%)是优势菌群。方差分析显示丰富度指数Chao1与多样性指数Shannon在4个样品分组的细菌群落中无显著差异,而主坐标分析(Principal coordinates analysis,PCoA)和属水平的物种丰度分布情况表明各样地之间的细菌群落构成差异明显。【结论】经分析,红花根际土壤中存在大量适应环境变化的细菌,这些细菌的存在可能对红花道地性的形成有积极作用。此外,土壤性质、植物的生长阶段和根系分泌物可能通过影响红花根际细菌群落来致力于红花道地性的形成。     

医学研究生"高通量测序技术"应用能力的培养

高通量测序技术目前已广泛的应用于临床研究领域。与传统测序方式相比,该技术具有通量高、耗时短、成本低等特点。研究生教育中对高通量测序技术的新进展及其在疾病研究、临床诊断等方面的应用方面的介绍较少。培养医学研究生对高通量测序技术的应用能力,可以增强研究生对高通量测序技术的方法、原理、应用范围、数据分析的理解,为医学研究生应用高通量测序技术发现及解决临床问题打下一定的基础。     

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.     

Focus: Antimicrobial Resistance: Antimicrobial Peptides Therapy: An Emerging Alternative for Treating Drug-Resistant Bacteria

Microbial resistance to antibiotics is an ancient and dynamic issue that has brought a situation reminiscent of the pre-antibiotic era to the limelight. Currently, antibiotic resistance and the associated infections are widespread and pose significant global health and economic burden. Thus, the misuse of antibiotics, which has increased resistance, has necessitated the search for alternative therapeutic agents for combating resistant pathogens. Antimicrobial peptides (AMPs) hold promise as a viable therapeutic approach against drug-resistant pathogens. AMPs are oligopeptides with low molecular weight. They have broad-spectrum antimicrobial activities against pathogenic microorganisms. AMPs are nonspecific and target components of microbes that facilitate immune response by acting as the first-line defense mechanisms against invading pathogenic microbes. The diversity and potency of AMPs make them good candidates for alternative use. They could be used alone or in combination with several other biomaterials for improved therapeutic activity. They can also be employed in vaccine production targeting drug-resistant pathogens. This review covers the opportunities and advances in AMP discovery and development targeting antimicrobial resistance (AMR) bacteria. Briefly, it presents an overview of the global burden of the antimicrobial resistance crisis, portraying the global magnitude, challenges, and consequences. After that, it critically and comprehensively evaluates the potential roles of AMPs in addressing the AMR crisis, highlighting the major potentials and prospects.     

代谢型谷氨酸受体5亚型高通量筛选模型的建立

目的: 利用荧光测钙的方法,建立了人源代谢型谷氨酸受体5亚型(mGluR5)的高通量筛选模型。方法: 通过基因合成得到mGluR5的ORF区域,并将其构建到pCNDA3.1真核表达载体上。将此重组质粒转染HEK293细胞,利用抗生素筛选和钙流检测方法得到稳定表达mGluR5的重组细胞株。结果: 对试验条件:接种密度,孵育时间,溶剂DMSO浓度进行了优化,建立了稳定可靠的实验系统。并使用该受体特异激动剂和拮抗剂进行了功能验证,其中激动剂EC50 L-Quisqualic acid(67.8nmol/L) > L-Glu(2.73μmol/L),抑制剂IC50 MTEP(3.3nmol/L) > Fenobam(23.5nmol/L)系统Z因子为0.68,证明建立了一个人源mGluR5抑制剂的细胞筛选模型。利用此重组细胞株对360种化合物进行了筛选,找到了若干对mGluR5有抑制效果的化合物。结论: 此细胞模型适用于mGluR5抑制剂的高通量筛选。     

454测序技术在微生物生态学研究中的应用

以Sanger法(双脱氧核苷酸末端终止法)为代表的第1代测序技术由于其成本高、速度慢、通量低等不足,满足不了大规模测序的要求.进入21世纪后,以Roche 454为代表的第2代测序技术诞生了,454测序法作为一种高通量的测序方法,近年来已被广泛应用于微生物生态学研究中.介绍了该测序技术的原理和操作步骤,结合本实验室的研...     

食品动物养殖环境中细菌耐药性研究进展

抗生素耐药性被世界卫生组织认为是21世纪人类面临的最大的公共卫生安全问题之一。近年来,抗生素耐药基因作为一种新型污染物而受到广泛关注。养殖场现已成为耐药基因的一个重要储库,耐药菌及耐药基因随着动物排泄物进入环境,从而加速了耐药基因在环境中的传播。畜禽养殖环境中耐药基因和耐药菌可能经食物链、空气等途径传至人类,给人类健康带来巨大威胁。文中结合最新文献,主要介绍了动物养殖场抗菌药物耐药菌和耐药基因的分布特点、耐药基因的持留和传播扩散、研究方法等方面的研究进展,为食品动物养殖环境的抗菌药物耐药性风险评估提供一定支持。     

一种产邻苯二酚菌株高通量筛选方法

目的：对产邻苯二酚菌株进行筛选。方法：采用前期筛得的产邻苯二酚菌为出发菌株,通过硫酸二乙酯诱变的方法使该菌株突变,同时建立96孔板培养和酶标仪检测方法对产邻苯二酚菌株进行高通量筛选。结果：硫酸二乙酯的终浓度为0.1%,诱变时间为8 min的条件下,突变菌致死率为84.5%,突变效果最好。筛选培养基中吸光值（495nm）和富集培养基中菌液浊度值（OD630）的加和值较大的突变菌株产邻苯二酚能力高。通过诱变和筛选得到的菌株,产邻苯二酚浓度可达0.87mg/ml,比出发菌株的提高了262.5%。经过形态学和生理生化反应,初步鉴定该菌株属于假单胞菌属（Pseudomonas sp.）。结论：硫酸二乙酯诱变和96孔板筛选的方法能以高通量方式快速筛选出产邻苯二酚菌株。     

二代及三代测序技术在遗传学诊断中的应用进展

遗传病的防治是公共卫生领域的重大课题,而明确病因是遗传病防治的重要环节。高通量测序技术（又称二代测序技术）具有高通量、低成本、高准确度的优点,为遗传诊断及咨询提供了直接证据,已成为遗传学检测不可或缺的有力工具;第三代测序也凭借其长读长的独特优势在临床应用中占据一席之地。二代及三代测序技术各有特点,互为补充,临床中针对不同的检测需求有多种类型的测序方案可供选择。基于此,对二代及三代测序技术的原理、分类及其在遗传学诊断中的应用进展做一综述,以期为临床测序方案的选择提供思路和指导。     

高通量RNA甲基化测序数据处理与分析研究进展

随着高通量测序技术快速发展,Me RIP-seq(methylated RNA immunoprecipitation sequencing)测序技术开启了RNA表观遗传学研究新局面,能够在全基因组范围内描述RNA甲基化.从Me RIP-seq高通量数据中挖掘RNA甲基化模式,有助于揭示m RNA甲基化在调控基因表达、剪切等方面所发挥的潜在功能,有效指导癌症的干预治疗.本文从Me RIP-seq测序原理出发,较全面地综述Me RIP-seq数据处理和分析方法研究现状,并对其所面临的计算问题进行讨论和展望.