一种适于微生物多样性分析的青贮饲料总DNA的提取方法

目的:提出一种适于微生物多样性分析的青贮饲料中微生物总DNA的提取方法,并评价其效果.方法:间接法抽提样本的总DNA,通过琼脂糖电泳、紫外吸收及PCR分析DNA质量,DGGE评价提取效果,用PCR扩增目的菌株的特定片段来检测提取方法的灵敏度.结果:两个样本DNA的A260/A280值分别为1.99和1.93,A260/,A230值分别为2.19和1.90,提取的DNA不需纯化便可直接用于16S rRNA基因的扩增,提取方法灵敏度为3cfu/g,DGGE结果表明提取方法可以涵盖样品中的所有微生物.结论:提取的DNA纯度较高,可直接用于下游分子操作,提取方法灵敏度较高,能全面反映样品中的微生物原貌,可用于免培养法研究青贮饲料中的微生物菌群组成.     

高通量测序分析DNA提取引起的对虾肠道菌群结构偏差

【目的】通过高通量测序技术,评价不同DNA试剂盒提取引起的对虾肠道菌群结构偏差,了解健康凡纳滨对虾肠道菌群结构特征。【方法】分别以细菌、粪便和组织DNA试剂盒3次重复提取凡纳滨对虾肠道总DNA(分别编号为SIB,SIS和SIT),检测DNA含量、纯度及其16S r DNA V4区可扩增性,进一步采用Illumina Mi Seq高通量测序比较SIB和SIS样品菌群组成和多样性。【结果】细菌试剂盒提取的虾肠总DNA效果最好,粪便试剂盒次之,而组织试剂盒所提DNA含量低且难以被扩增。从SIB和SIS样品分别获得52151±5085和55296±5147条有效序列,同一(46800条)测序深度下,SIS样品OTU(operational taxonomic unit)数量和Shannon多样性指数均显著高于SIB的,而SIB样品间OTU重复性则优于SIS样品间的。从SIB和SIS样品鉴定的优势门一致,均包括变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、浮霉菌门(Planctomycetes)、放线菌门(Actinobacteria)和蓝细菌门(Cyanobacteria),但不同分类水平上绝大多数优势菌群丰度在两种样品间差异明显。【结论】高通量测序分析表明对虾肠道菌群结构因DNA提取方法不同而呈现显著偏差;本研究健康凡纳滨对虾肠道核心菌群主要由发光杆菌属(Photobacterium),乳球菌属(Lactococcus),弧菌属(Vibrio),Aliivibrio和3个分类未定属构成。     

强化玉米饮食对小鼠肠道菌群结构和功能的影响

【目的】采用高通量测序方法研究强化玉米饮食对小鼠肠道菌群结构的影响以及可提高宿主糖代谢相关菌群功能基因的分析。【方法】分别给予两组小鼠(各10只)常规饮食和强化玉米饮食(1/4的玉米粉加3/4的常规饮食成分),喂养10周,之后采集小鼠粪便样本,提取DNA,使用高通量测序仪进行宏基因组测序分析,比较两组小鼠肠道菌群和功能基因的差异。【结果】两组小鼠的终末体重没有明显差异。各样本DNA的测序有效率足够,肠道菌群的多样性存在一定差异。属放线菌门(Actinobacteria)的双歧杆菌(Bifidobacteriales)-B.pseudolongum分支和Coriobacteriia-Collinsella/Enterorhabdus分支的丰度在强化玉米饮食组的小鼠中显著升高,相应的宏基因组中涉及糖酵解和胆汁酸合成的一些酶和功能单元的含量也在强化玉米饮食组显著升高。【结论】强化玉米饮食可以提高肠道菌群中双歧杆菌等益生菌的丰度,增加宏基因组糖脂代谢相关基因和通路的含量,从而可能促进宿主的糖代谢功能。     

DNA提取过程中混入的实验室空气微生物DNA定量

元基因组测序方法为微生物研究提供了有力的工具。但其中的DNA提取过程,会不可避免地混入实验室中的空气微生物。这些微生物DNA,是否会对一些极微量的元基因组检测 (如皮肤样本等) 结果造成影响,有多大影响,仍没有明确结论。本研究首先收集了实验室空气样品,用16S rRNA引物建立了基于qPCR的标准曲线,并检测了在开放环境下提取DNA过程中可掺杂的环境微生物DNA量。然后在开放环境下提取纯水DNA样品并进行元基因组分析,以确定掺杂环境微生物的种类。最后分别在生物安全柜和实验室开放环境下提取皮肤样本,并用鸟枪测序方法对样本的微生物组成进行分析,以评估掺杂环境微生物对元基因组检测结果的影响。结果显示,在实验室开放环境的DNA提取过程中,环境微生物的DNA残留可达28.9 pg,可达某些极微量样本DNA总量的30%。元基因组分析显示,样品中掺杂的环境微生物主要是痤疮杆菌Cutibacterium acnes、大肠杆菌Escherichia coli等皮肤常见细菌。与洁净皮肤样本的信息相比,开放环境下提取掺杂了数十种环境微生物,并导致主要菌种的丰度大幅降低,从而影响结果的真实性。因此,微量样品的DNA提取应在洁净环境下执行。     

蚊虫微生物群系及其在蚊媒疾病防控中的研究进展

蚊虫体内外栖居着大量的微生物,构成多样且动态的微生物群系(microbiome).蚊虫微生物群系(mosquito microbiome)在蚊虫的营养、代谢、免疫等诸多生理功能上发挥着重要作用,是蚊虫生长发育不可或缺的重要组成部分.同时,蚊虫微生物群系显著影响蚊媒病原体感染和传播,在蚊媒疾病防控中具有重要的应用价值.因此,全面了解蚊虫生理以及蚊媒疾病传播不能忽视微生物群系的关键作用.本文系统概述了蚊虫微生物群系的组成及其影响因素、微生物群系对宿主生理功能的影响与互作机制,以及基于蚊虫微生物群系的蚊媒疾病阻断控制等方面的研究进展,并对利用微生物群系防控蚊媒传染病的应用前景提出展望.     

基于16S rRNA基因高通量测序的 太原地区健康成年人肠道菌群结构分析

目的探讨太原地区健康成年人的肠道菌群结构及多样性。方法采集太原地区20份健康成年人的粪便样本,提取DNA、构建菌群16S rRNA基因克隆文库、高通量测序并进行生物信息学分析。结果测序获得优质序列1 383 680条,平均序列为69 184条±551条,归类于455个OTUs;所有样本共含有10个菌门,101个菌属,141种菌;其中核心菌门3个,依次为拟杆菌门(63.13%)、厚壁菌门(31.14%)和变形菌门(5.10%),占所有样本微生物总量的99.37%;丰度最高的前10个菌属依次为拟杆菌属(43.34%)、普氏菌属(15.51%)、栖粪杆菌属(4.92%)、罗氏菌属(4.73%)、毛螺菌属(3.27%)、萨特菌属(2.50%)、粪球菌属(2.38%)、布劳特菌属(2.31%)、瘤胃球菌属(2.18%)和副杆状菌属(1.61%),占样本微生物总量的82.75%,未分类的菌属占6.84%。结论健康成年人肠道微生物群落复杂,但主要菌群相对稳定,为进一步研究人体肠道菌群结构与功能提供了参考依据。     

系统性红斑狼疮小鼠肠道微生物与抗dsDNA抗体水平的相关性

目的探讨系统性红斑狼疮(简称狼疮)TC小鼠肠道微生物菌群结构与抗ds DNA抗体之间的关系。方法 ELISA法检测狼疮TC小鼠血清抗ds DNA抗体,然后分别收集ds DNA阳性组和阴性组的小鼠粪便,利用Illumina Hi Seq 2500高通量测序,进行粪便样本16S测序,比较两组之间的肠道微生物菌群结构与抗ds DNA抗体水平之间的关系。结果通过ELISA检测抗体结果和小鼠粪便高通量测序结果显示,ds DNA阳性组TC小鼠的物种群落多样性显著低于ds DNA阴性组;同时,两组TC小鼠肠道微生物分别在门水平Chloroflexi(绿弯菌门);纲水平Betaproteobacteria(β变形菌纲)、Deltaproteobacteria(δ变形菌纲)和Ktedonobacteria(纤线杆菌纲);目水平Burkholderiales(伯克氏菌目)、Desulfovibrionales(脱硫弧菌目)和Ktedonobacterales(纤线杆菌目);科水平Alcaligenaceae(产碱菌科)和Desulfovibrionaceae(脱硫弧菌科);属水平Parasutterella(副萨特氏菌属)和Desulfovibrio(脱硫弧菌属)上差异有显著性(P0.05)。结论狼疮TC小鼠肠道微生物菌群结构与抗ds DNA抗体高度相关,本研究为进一步阐明肠道微生物菌群与系统性红斑狼疮发病机制的关系提供依据。     

不同地区人初乳中细菌多样性研究

初乳中的微生物在婴儿生长发育过程中具有多种有益作用。【目的】本研究分析了影响初乳微生物组成的多个因素,为后续探讨人初乳菌群的相关研究提供新思路。【方法】通过PacBio SMRT测序技术对37份采集自湖北恩施地区人初乳样本中细菌16S rRNA基因序列进行测序,并结合公共数据库中已公布的来自内蒙古、海南、广西、河北、黑龙江和江苏等地区的62份人初乳中微生物组数据,探究不同地区人初乳中菌群组成与结构特点。【结果】99份人初乳样本共注释到345个属,937个种,其中乳酸乳球菌(Lactococcuslactis)、Ralstoniainsidiosa、溶血孪生球菌(Gemella haemolysans)等是人初乳中的优势菌种。基于jaccard距离的主坐标分析(principal coordinate analysis, PCoA)显示,不同地区之间的人初乳菌群呈现显著分离趋势。同时比较影响初乳微生物组成因素的R2大小发现：地区>婴儿喂养方式>妊娠期健康状态>分娩方式>胎次。【结论】本研究通过比较多个因素对人初乳中细菌菌群的影响,发现不同地区是影响人初乳微生物组成...     

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...     

基于高通量测序技术对山羊盲肠细菌多样性的分析

【背景】由于反刍动物特殊的生理结构,以往研究者主要集中对其瘤胃微生物的结构与组成进行了大量研究,严重忽略了盲肠微生物在营养物质消化和肠道健康方面发挥的重要作用。【目的】采用高通量测序技术分析山羊盲肠细菌的多样性及菌群结构。【方法】选用12只10月龄健康母羊,其平均体重为20.70±1.60kg,饲喂20d后,采集每只山羊的盲肠内容物,提取微生物总DNA,用细菌通用引物对细菌16S rRNA基因的高可变区进行PCR扩增,利用Illumina MiSeq平台对扩增子进行高通量测序,并用QIIME等软件对测序序列进行生物信息学分析。【结果】山羊盲肠微生物测序共获得813 496条有效序列与6 883个OTU,并且稀释曲线和Coverage指数反映此次测序结果比较全面的覆盖了山羊盲肠微生物群落。α多样性和β多样性分析表明,山羊个体之间盲肠微生物的多样性存在差异。在门水平,各样品的优势菌门均为厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes);属水平,核心菌群由梭菌属(Clostridium)、瘤胃球菌属(Ruminococcus)和6个未分类的细菌组成。PICRUSt基因预测表明,山羊盲肠微生物以代谢功能为主,主要包括:碳水化合物代谢、氨基酸代谢、能量代谢和脂质代谢等。【结论】山羊盲肠与瘤胃细菌的多样性存在显著差异,与粪便微生物组成相似;与单胃动物相比,两者盲肠微生物的组成既有共性,也存在差异。     

rDNA ITS序列在ACCC真菌鉴定中的应用

【目的】真菌无处不在,并与人类生活紧密相关。真菌的鉴定是科学研究和资源开发利用的基础。本研究从中国农业微生物菌种保藏管理中心(ACCC)随机选取已经定名的112株库藏真菌菌株作为实验材料,通过DNA测序,评估核糖体DNA内转录间隔区(rDNA ITS)序列在真菌属级鉴定上的应用。【方法】采用真菌DNA条形码rDNA ITS的序列测定和在GenBank中查寻比对的方法,对这些菌株进行属水平的鉴定复核。【结果】通过研究,供试菌株中有80株的属名与原鉴定相符,同时表明序列中套峰的情况降低与Gen Bank中序列比对的相似性。【结论】rDNA ITS序列测定法可以用于真菌菌株进行属水平的鉴定复核,国家菌种保藏机构应对已入库保藏和即将入库的所有真菌菌株都进行属水平的鉴定复核,并对菌株鉴定结果作审慎处理,原定名的名称及其变更历史应以"曾用名"在数据库中保留。     

健康儿童与轮状病毒感染儿童肠道菌群结构的比较研究

目的比较分析轮状病毒感染个体与健康个体肠道菌群结构的差异。方法采集11例轮状病毒感染个体及6例健康个体的粪便样品,提取粪便样品中细菌的混合DNA,先通过ERIC-PCR结合分子杂交的技术分析两组个体之间肠道微生物组成的相似性;再扩增粪便样品中菌群的16SrRNA基因,利用PCR—TGGE技术分析肠道菌群的组成情况。结果轮状病毒感染个体与健康个体相比,肠道菌群中GC含量较低的菌明显减少,同时肠道菌群有宿主专一性。结论轮状病毒感染会导致儿童肠道内菌群结构失调。     

两种混合样品策略对揭示杜鹃花根部真菌多样性的影响

由于土壤微生物群落物种组成的高度空间异质性,混合样品(sample pooling)被广泛应用于微生物多样性与群落结构研究。在根部真菌的分子检测中,样品混合策略以及测序的克隆数或序列数均对揭示真菌群落结构的准确性有影响。【目的】为建立一套能快速准确地反映杜鹃花属植物根部真菌的物种组成与群落结构的分子检测技术平台,【方法】本研究采集锈红杜鹃和亮鳞杜鹃多份根系样品分别提取DNA,比较PCR扩增前和扩增后混合策略构建的克隆文库中真菌物种组成的差异。【结果】在2种宿主植物根系中,多份样品在PCR扩增后混合构建的克隆文库检测到的根部真菌物种丰富度、真菌群落的Shannon-Wiener多样性指数均高于扩增前混合的克隆文库。高频度的根部真菌在2种克隆文库中均检测到,但低频度的真菌物种组成在2种克隆文库中完全不同。更重要的是,当采用广泛应用的真菌通用引物ITS1f和ITS4扩增根部真菌ITS序列时,PCR扩增后混合的方法能有效地减轻杜鹃花属植物ITS序列被优先扩增的现象。真菌物种累积曲线显示,当测序的真菌ITS片段克隆数达到50个左右,即能较全面地反映2种杜鹃花根部真菌物种组成。【结论】独立扩增多份根系样品DNA,再将PCR产物混合构建克隆文库的方法能更全面地揭示杜鹃花属植物根部真菌物种丰富度与物种组成。     

不同地区人初乳中细菌多样性研究

初乳中的微生物在婴儿生长发育过程中具有多种有益作用。【目的】本研究分析了影响初乳微生物组成的多个因素,为后续探讨人初乳菌群的相关研究提供新思路。【方法】通过PacBio SMRT测序技术对37份采集自湖北恩施地区人初乳样本中细菌16S rRNA基因序列进行测序,并结合公共数据库中已公布的来自内蒙古、海南、广西、河北、黑龙江和江苏等地区的62份人初乳中微生物组数据,探究不同地区人初乳中菌群组成与结构特点。【结果】99份人初乳样本共注释到345个属,937个种,其中乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)、Ralstonia insidiosa、溶血孪生球菌(Gemella haemolysans)等是人初乳中的优势菌种。基于jaccard距离的主坐标分析(principal coordinate analysis,PCoA)显示,不同地区之间的人初乳菌群呈现显著分离趋势。同时比较影响初乳微生物组成因素的R2大小发现:地区>婴儿喂养方式>妊娠期健康状态>分娩方式>胎次。【结论】本研究通过比较多个因素对人初乳中细菌菌群的影响,发现不同地区是影响人初乳微生物组成的主要因素。     

人工饲养恒河猴幼猴不同肠段微生物宏基因组学研究

目的以恒河猴幼猴为模型,采用16S rRNA宏基因组方法探讨十二指肠、盲肠、直肠的菌群组成。方法收集4例健康幼猴十二指肠、盲肠、直肠样本,提取细菌总DNA,采用新一代高通量测序技术对16S rRNA基因的V3-V4高变区测序,分析比较菌群结构及多样性。结果 (1)门水平各肠段微生物优势菌群主要为硬壁菌门、变形菌门及拟杆菌门,在各肠段中的占比总和超过88%;(2)属水平,十二指肠中以芽胞杆菌属等为优势菌属,盲肠中以螺杆菌属、颤杆菌属、孢杆菌属等为优势菌属,直肠中以乳酸菌属、链球菌属、颤杆菌属等为优势菌属;(3)各肠段微生物功能差异较大,十二指肠主要承担营养物质的消化吸收,盲肠主要承担细胞及遗传物质的合成,直肠主要承担调节机体免疫力、抗感染等功能。结论各肠段菌群组成差异较大;各肠段细菌功能差异较大,且与其生理功能有一定关联;在肠道菌群研究中,应充分考虑粪便样品微生物的组成是否能够完全代表肠道微生物的组成。     

银屑病患者咽颊部菌群结构组成分析

目的探索银屑病患者咽颊部口腔微生物的组成变化与银屑病的发病以及疾病进展的关系,为银屑病的个性化诊疗提供新的思路。方法采集临床上经过严格筛选的15例银屑病患者(试验组)和15例健康人(对照组)的咽颊部黏膜样本,提取细菌基因组DNA,进行PCR扩增,将扩增后的DNA样本进行16SrRNA高通量测序法分析(Illumina测序)。测序结果与Greengenes Database进行比对,通过生物信息学、医学统计学分析银屑病患者咽颊部口腔微生物结构组成与正常人的差异。结果在菌群门的水平上,试验组中厚壁菌门在数量上占有绝对优势,其余拟杆菌门、变形菌门、放线菌门、梭杆菌门也依次占有一定比例;对照组中厚壁菌门在数量上同样占有绝对优势,拟杆菌门、变形菌门等也占有不小的比例。虽然在相对丰度上银屑病患者与健康对照组有区别,但差异无统计学意义。在菌群属的水平上,试验组患者中颗粒链球菌与梭杆菌占有明显的相对丰度,对照组则以颗粒链球菌、巨型球菌、Bulleidia、Parvimonas、梭杆菌为主。两组菌群在构成上已经表现出明显的区别。另外,在银屑病患者的咽颊部菌群中颗粒链球菌、梭杆菌和Bulleidia的相对丰度有所升高,而Oribacterium与产线菌(Filifactor)则明显降低,与健康人群相比差异有统计学意义(t=2.5010,P0.05;t=2.0875,P0.05)。结论银屑病患者与健康正常人咽颊部微生物组成结构在属水平上存在明显的差异。咽颊部微生物在银屑病的发病以及疾病进展中的作用值得深入研究。     

分析方法对细菌群落16S rRNA基因扩增测序分析结果的影响

细菌16S rRNA基因扩增测序是当前环境微生物组学研究中应用最为广泛的方法之一。然而,测序序列最小分类单元的划分有多种方式,其对微生物多样性下游分析结果的影响还有待进一步探究。本研究通过提取5组环境样本(森林、农田、湿地土壤、湖泊沉积物和水体)的DNA进行16S rRNA基因扩增测序,对测序结果同时采用5种最小分类单元的划分方式(基于97%、98%、99%和100%序列相似性聚类的OTU以及基于DADA2算法得到的ASV)进行划分,比较分析最小分类单元划分方法对微生物群落多样性、组成、以及其与环境因子关联性分析造成的影响。结果表明,提高分类分辨率,能够获得更高的群落α多样性(Chao1和Shannon)和β多样性(P < 0.05),而相对于按序列相似性聚类的OTU,ASV方法会在一定程度上降低Chao1和PD指数。对于群落组成,分类单元的划分方式主要影响微生物组一些低丰度属(< 0.2%)的占比,而对较高的分类学水平(门水平)组成的影响较小。此外,冗余分析的结果表明,提高分类分辨率水平,能够使得环境因子对微生物群落能够获得更高的解释度,同时也会影响各环境因子对群落组成的...     

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。     

一种实用可靠的古代 DNA 获取方法

古代DNA序列信息能够为物种演化研究提供最直接的分子证据,但获取古代DNA的技术仍存在诸多瓶颈,尤其是扩增中存在受损伤DNA模板的干扰、获取成本高和实验周期长等问题．改进了异丙醇沉淀提取法,并采用了尿嘧啶糖苷酶(UNG)去除受损伤DNA模板后进行扩增的方法,最终可以高效地获取真实的古代DNA序列．实验利用距今4 300～3 900年前的猪牙样本,将改进的古 DNA 获取方法与常规方法进行比较研究,结果表明,改进的异丙醇沉淀法提取结合UNG处理后进行PCR扩增的方法,可以在保证古代DNA获取成功率并提高获得的DNA序列可靠性的前提下,将经费投入和实验周期都各减少至常规方法的50%以下．这可以为开展大规模古代样本检测提供一种切实可行的 DNA 获取方法．     

肠道微生物培养的研究进展及应用

肠道中栖居着组成复杂、功能多样的微生物群,这些微生物群在宿主免疫、营养吸收、代谢调节等方面发挥着重要作用。随着测序技术的快速发展,肠道微生物研究通过16S rRNA基因测序和宏基因组测序产生了大量的数据,其中许多未组装的序列成为微生物“暗物质”。近年来,不少研究利用多种不同微生物分离培养方法,结合高通量鉴定技术,从人、小鼠、猪肠道中分离了大量的微生物,丰富了菌株资源,为解析微生物“暗物质”以及后续肠道微生物功能和应用研究提供了基础和保障。尽管微生物的可培养性受到多种因素的影响,大部分微生物尚处于“未培养”的状态,但无论是病因研究还是生理和遗传特征的解析都离不开微生物实体资源的获取。肠道微生物的分离培养对微生物研究从关联分析向菌群功能验证、因果机制解析和功能菌株开发的深入研究具有重要意义。本文旨在探讨和综述影响微生物可培养性的因素,总结回顾肠道微生物的培养方法并阐述肠道微生物培养研究的进展,以期为肠道微生物培养研究提供新的视角。