不同地区的东亚飞蝗肠道微生物多样性分析

【目的】鉴于肠道微生物在昆虫环境适应过程中发挥重要作用,探索中国不同地区分布的东亚飞蝗肠道微生物多样性情况。【方法】本文利用Illumina NovaSeq测序平台对中国4个代表性蝗区的东亚飞蝗(Locusta migratoria manilensis Meyen)肠道微生物进行16S rRNA基因测序和分析,探究其多样性。【结果】分布区域、发育时期和性别对东亚飞蝗肠道微生物结构均影响明显,其中分布区域的影响最为显著,其次为性别和发育时期。多样性分析发现,采自广东省清远市和河北省沧州市的东亚飞蝗肠道微生物多样性差异性较大,所选取的8个环境因子中平均气温和降水量可影响东亚飞蝗的肠道菌群多样性。【结论】研究结果从共生微生物和环境因素角度解析了东亚飞蝗的环境适应性,为研制地理溯源技术和开发微生物制剂提供了科学依据。     

基于16S rRNA基因高通量测序研究狞猫肠道微生物多样性

[目的]研究狞猫肠道微生物多样性特征。[方法]对7只健康成年野生狞猫（2只雄性,5只雌性;2只来自济南野生动物园,5只来自威海野生动物园）粪便微生物16S rRNA基因V3-V4区进行高通量测序,对狞猫肠道微生物多样性进行研究。[结果] 7只狞猫共获得肠道微生物16S rRNA基因V3-V4区有效序列1458741条,平均208392条,序列平均长度433 bp。通过以97%的序列相似性进行分类,获得操作分类单元（OTU）平均 233个。经序列比对和分类鉴定,这些OTU都属于细菌域,包括13个门,26个纲,43个目,75个科,119个属。其中,丰度最高的细菌门是厚壁菌门（Firmicutes,平均占61.7%）、放线菌门（Actinobacteria,12.42%）、拟杆菌门（Bacteroidetes,7.79%）、梭杆菌门（Fusobacteroidetes,7.79%）和变形菌门（Proteobacteria,7.53%）。丰度最高的科依次是消化链球菌科（Peptostreptococcaceae,平均占16.15%）,梭菌科I（Clostridiaceae_I,14.78%）,毛螺菌科（Lachnospiraceae,13.13%）,红蝽杆菌科（Coriobacteriaceae,12.31%）等。丰度最高的属是柯林斯氏菌属（Collinsella,11.44%）,艰难梭菌属（Peptoclostridium,10.91%）,狭窄梭菌属1（Clostridium_sensu_stricto_1,10.3%）,拟杆菌属（Bacteroides,7.41%）,消化链球菌属（Peptostreptococcus,5.21%）等。7只狞猫的肠道微生物中有平均15.35%的OTU没有归类到属。样本间聚类分析结果表明,来自同一动物园的样本聚为一支。[结论]本文通过高通量测序技术研究了狞猫肠道微生物的组成和多样性特征,为狞猫的救护饲养和消化生理学研究提供基础数据。     

猎豹(Acinonyx jubatus)肠道微生物多样性及其性别差异研究

[目的]探讨猎豹（Acinonyx jubatus）肠道微生物多样性特征。[方法]通过采集新鲜粪便样品,对9只健康成年野生猎豹（4只雄性,5只雌性）的肠道微生物16S rRNA基因V3-V4区进行高通量测序,对猎豹肠道微生物多样性进行研究。[结果]测序共获得肠道微生物16S rRNA基因V3-V4区有效序列599349条,序列平均长度405 bp。通过以97%的序列相似性进行分类,共获得操作分类单元（OTU） 268个。经序列比对和分类鉴定,这些OTU都属于细菌域,包括10个门,21个纲,35个目,72个科,144个属。其中,丰度最高的5个细菌门是厚壁菌门（Firmicutes,平均占OTU总数的42.29%%）、放线菌门（Actinobacteria,31.54%）、梭杆菌门（Fusobacteroidetes,16.66%）、变形菌门（Proteobacteria,5.30%）和拟杆菌门（Bacteroidetes,4.19%）。拟杆菌门的丰度较低是猎豹肠道微生物的主要特征。丰度最高的5个科依次是红蝽杆菌科（Coriobacteriaceae,31.28%）、消化链球菌科（Peptostreptococcaceae,平均占17.66%）,梭杆菌科（Fusobacteriaceae,15.46%）、毛螺菌科（Lachnospiraceae,12.40%）、梭菌科I（Clostridiaceae_I,6.93%）等。丰度最高的5个属依次是柯林斯氏菌属（Collinsella,30.16%）、梭杆菌属（Fusobacterium,15.46%）、艰难梭菌属（Peptoclostridium,11.46%）、Blautia属（8.28%）和狭窄梭菌属1（Clostridium_sensu_stricto_1,6.39%）。约有2.32%的OTU没有归类到属。群落alpha多样性分析结果显示,猎豹肠道微生物群落Shannon指数为2.93-4.41,Simpson指数为0.72-0.91。通过依据性别进行分组,对雌雄两组之间的alpha多样性比较表明,雄性组的物种和Shannon指数略高于雌性组。Beta多样性分析表明,雌雄两组之间的差异高于各组内部不同个体之间的差异。然而,聚类分析显示,相同性别的猎豹的肠道微生物并没有聚在一起。[结论]本文通过高通量测序技术研究了猎豹肠道微生物多样性特征和性别差异,为猎豹的保护、救护饲养和消化生理学研究提供了基础数据。     

玫瑰高原鳅肠道微生物多样性研究

研究旨在分析玫瑰高原鳅(Triplophysa rosa)肠道微生物的结构组成和多样性,探索其肠道微生物的潜在功能。提取了5尾玫瑰高原鳅的肠道总DNA,运用Illumina Miseq平台对肠道微生物16S rRNA的V3—V4区进行了测序,统计样品肠道微生物的操作分类单元(Operational Taxonomic Units, OTUs)数量,分析物种组成、丰度及Alpha多样性,并预测肠道微生物的功能。结果显示,玫瑰高原鳅的肠道微生物有19门、31纲、87目、146科、253属、 320种, 451个OTUs。在门水平上,优势菌群为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes);在属水平上,优势菌群为气单胞菌属(Aeromonas)、爱德华菌属(Edwardsiella)、邻单胞菌属(Plesiomonas)和希瓦氏菌属(Shewanella)。功能预测表明,肠道微生物编码的大多数基因与新陈代谢相关,其中"碳水化合物运输和代谢"和"氨基酸转运与代谢"功能类群的相对丰度较高。玫瑰高原鳅肠道内微生物组成复杂,...     

中国林蛙蝌蚪肠道及皮肤微生物多样性分析

肠道及皮肤微生物群落对宿主的健康有着至关重要的影响.本研究使用16S rRNA基因测序技术研究中国林蛙(Rana chensinensis)Gosner38期蝌蚪肠道和皮肤共生微生物群落组成之间的差异.在门水平上,林蛙蝌蚪肠道中的优势门为变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌...     

美洲大蠊(Periplaneta americana)肠道微生物多样性分析

【目的】分析美洲大蠊(Periplaneta americana)肠道微生物群落的组成。【方法】以美洲大蠊肠道微生物基因组为模板,Bact-27F和Univ-1492R为引物,PCR扩增16S rRNA基因,连接pGEM-T载体,构建肠道微生物16S rRNA基因文库,并对肠道微生物的组成及多样性进行分析。【结果】美洲大蠊肠道微生物主要包括变形杆菌门(Proteobacteria,66.4%),拟杆菌门(Bacteroidetes,17.8%),厚壁菌门(Firmicutes,14.5%),梭杆菌门(Fusobacteria,0.6%),以及未分类微生物(unclassified bacteria,0.6%)。系统发育分析显示,15%的美洲大蠊肠道微生物16S rRNA基因序列与亲缘关系较近的杂食蟑螂肠道微生物的16S rRNA基因序列聚于一支;59%的美洲大蠊肠道微生物16S rRNA基因序列与不同食性动物肠道微生物的16S rRNA基因序列聚于一支。另一方面,18%的美洲大蠊肠道微生物16S rRNA基因序列与潜在的微生物致病菌一致性高于99%,说明美洲大蠊是一类潜在的致病菌携带者。【结论】美洲大蠊肠道微生物群落组成多样,宿主系统进化以及杂食性生活方式对其肠道微生物的组成有较大影响。     

16S rRNA测序技术在肠道微生物中的应用研究进展

16S rRNA测序是高通量测序依赖的肠道微生物研究方法之一,该方法可以对肠道微生物中的所有菌种进行精确定量,因此正逐渐成为研究肠道微生物菌种丰度变化的主流。肠道微生物16S rRNA测序的应用过程中有两个问题至关重要,一是如何根据需要选择测序方案;二是面对高通量测序得到的海量数据,如何进行生物信息学分析,以得到具有生物学意义的结果。从测序平台、测序片段、测序数据量的选择3个方面讨论了如何选择测序方案,并从序列聚类与注释、群落结构分析、关键分类单位的筛选与功能分析等方面对目前常用的生物信息学分析手段进行综述。     

不同养殖场林麝肠道微生物组成和功能的差异

肠道疾病是养殖林麝(Moschus berezovskii)常见疾病。动物肠道微生物伴随宿主进化并与胃肠道构成了复杂的微生态系统。为探究不同饲养环境对圈养林麝肠道微生物组成和功能的影响,本研究对采自国内5个不同养殖场的215份粪便样品进行了16S rRNA基因高通量测序,对比分析不同养殖场林麝肠道微生物组成、多样性和功能的差异。结果显示,厚壁菌门和拟杆菌门是未喂食复合益生菌的祁连县养殖场林麝肠道菌群的绝对优势菌门,而喂食复合益生菌的甘肃两当县和陕西凤县的4家养殖场林麝肠道菌群的绝对优势菌门为厚壁菌门和变形菌门。不同养殖场林麝肠道菌群组成、优势菌门、优势菌属、潜在致病菌、代谢及疾病相关功能均有显著差异。祁连县养殖场林麝肠道微生物的α多样性和疾病相关功能表达量显著低于其他养殖场,并以肠型2为主,其主导菌为厚壁菌门、UCG-005和拟杆菌属;两当县和凤县的4家养殖场林麝肠道菌群潜在致病菌相对丰度较低。本研究推测食物组成差异可能是导致不同养殖场林麝肠道微生物差异的主要因素,复合益生菌的使用可能是导致α多样性和潜在致病菌下降的重要因素。该结果可为林麝的人工养殖和有效管理提供科学依据,也对人工饲养...     

快速评价肠道微生物的qPCR方法的建立

【背景】近些年,16S rRNA基因测序与宏基因组分析常用于肠道微生物病原体检测。【目的】为了使检测不受限于高成本与耗时长的问题,基于荧光探针的实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR, qPCR),建立一种评估人类肠道微生物群组成的平台用于检测肠道微生物丰度。【方法】从公共数据库筛选10种肠道中普遍存在的微生物分类群,使用20个粪便样本验证为10种靶标所设计的特异性引物与探针,最后通过比较qPCR方法和16SrRNA基因测序技术的检测结果来评估该平台的有效性。【结果】10对引物及其探针对靶标分类群具有特异性并且在HITdb数据库中靶向菌种的覆盖率超过70%;样本检测结果的变异系数(coefficient of variation,CV)小于10%,证明了该方法具有很高的稳定性;qPCR方法检测样本中物种的相对丰度与16S rRNA基因序列生物信息学分析结果大部分具有显著相关性(P<0.05)。【结论】本研究根据HITdb数据库设计的靶向微生物群的引物和探针检测到的粪便样本中微生物的相对丰度结果与16S rRNA基因测序结...     

马蜂肠道菌的分离鉴定及产消化酶功能菌株的筛选

【背景】马蜂(Vespa mandarinia Smith)可以防治多种田间害虫,还具有药用价值,其肠道菌群结构和功能还有待研究。【目的】获得马蜂肠道可培养细菌并筛选出具有产消化酶功能的菌株,为理解肠道菌对宿主的影响机理及功能菌株的利用提供科学依据和研究材料。【方法】采用传统细菌分离培养法获得马蜂肠道菌,结合形态学以及16S rRNA基因序列分析进行鉴定;利用水解圈法分别筛选产蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶菌株;通过测量水解圈D与菌落直径d的比值,比较不同细菌的产酶能力。【结果】在马蜂肠道中共分离出6属10种细菌,其中芽孢杆菌属5种,肠球菌属、葡萄球菌属、明串珠菌属、乳球菌属和不动杆菌属各1种。从获得的61个菌株中筛选出6个具有产消化酶功能的菌株。其中,苏云金芽孢杆菌V44具有产蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶4种消化酶的能力;粪肠球菌V6具有产淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶3种消化酶的能力;蜡样芽孢杆菌V43具有产蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶3种消化酶的能力;粪肠球菌V20、蜡样芽孢杆菌V19和维德曼氏芽孢杆菌V22均具有产蛋白酶的能力。【结论】马蜂肠道细菌资源较丰富,部分有产消化酶的功能,可帮助马蜂消化食物,对宿主健康有一定影响。本研究筛选的6个菌株都能产蛋白酶,其中菌株V43和V44分别具有最强产淀粉酶和脂肪酶的能力,是可进一步开发利用的肠道功能菌株资源。     

Improvement of terrestrial groundwater sampling method affects microbial community analysis

Groundwater sampling is a critical step in subsurface microbial ecology. Here, we compared two different sampling methods: commonly used disposable bailers (unimproved sampler) and an improved sampler, the latter of which was devised to minimize exposure to the aerobic atmosphere. Microbial community analysis using the 16S rRNA and methyl coenzyme-M reductase (mcrA) genes in the lignite seam groundwater revealed that the archaeal communities in samples obtained by the improved sampler were dominated by hydrogenotrophic methanogen Methanobacterium. These results suggested that the improved sampler would be more favorable for obtaining methanogenic archaeal community than the unimproved one, and that the sampling method affected the microbial community analysis in the investigated subterranean lignite seams.     

Turkey fecal microbial community structure and functional gene diversity revealed by 16S rRNA gene and metagenomic sequences

The primary goal of this study was to better understand the microbial composition and functional genetic diversity associated with turkey fecal communities. To achieve this, 16S rRNA gene and metagenomic clone libraries were sequenced from turkey fecal samples. The analysis of 382 16S rRNA gene sequences showed that the most abundant bacteria were closely related to Lactobacillales (47%), Bacillales (31%), and Clostridiales (11%). Actinomycetales, Enterobacteriales, and Bacteroidales sequences were also identified, but represented a smaller part of the community. The analysis of 379 metagenomic sequences showed that most clones were similar to bacterial protein sequences (58%). Bacteriophage (10%) and avian viruses (3%) sequences were also represented. Of all metagenomic clones potentially encoding for bacterial proteins, most were similar to low G+C Gram-positive bacterial proteins, particularly from Lactobacillales (50%), Bacillales (11%), and Clostridiales (8%). Bioinformatic analyses suggested the presence of genes encoding for membrane proteins, lipoproteins, hydrolases, and functional genes associated with the metabolism of nitrogen and sulfur containing compounds. The results from this study further confirmed the predominance of Firmicutes in the avian gut and highlight the value of coupling 16S rRNA gene and metagenomic sequencing data analysis to study the microbial composition of avian fecal microbial communities.     

16s rRNA基因克隆文库分析比较牙周炎患者和健康人口腔唾液微生物多样性

【目的】通过对同一地区、同一民族牙周炎患者和健康人的唾液微生物群落结构的分析,探寻牙周炎患者口腔微生物的多样性。【方法】采集甘肃东乡族自治县的东乡族牙周炎患者和健康人唾液各5例,分别记作DP(东乡牙周)和DH(东乡健康),提取细菌总DNA,构建16S r RNA基因克隆文库,测序后利用MOTHUR、MEGA 4.0、Clustal X 3.0等软件对测序结果进行分析。【结果】所有样本共检测出115个OTUs(DP 60,DH 75),归属于6个门,27个属。TM7是DP组特有的优势菌门。仅在DP组中检测到的优势菌属是梭菌属(Fusobacterium)、卟啉单胞菌属(Porphyromonas)、消化链球菌属(Peptostreptococcus)和TM7_genera。【结论】发现牙周炎患者与健康人口腔唾液微生物存在一定差异。其中,TM7、梭菌属和消化链球菌属在牙周病中的作用值得进一步研究。     

种植体周围炎生物膜的微生物群落多样性研究进展

种植体周围炎是发生在骨性结合种植体周围组织的炎症,是由微生物引发的感染性疾病,可引起种植体周围支持组织丧失而导致种植失败。阐明种植体周围炎生物膜的微生物学基础,可为制定相应防治策略提供理论依据。随着测序技术的发展,基于16S rRNA基因的测序分析技术逐渐应用于与口腔种植体相关的微生物学研究,使人们对种植体周围炎生物膜的微生物群落多样性有了更全面的了解,也进一步认识到种植体周围炎和牙周炎菌斑生物膜的微生物结构存在显著差别。本文根据基于16S rRN基因A序列分析技术的最新研究成果,对种植体周围炎菌斑生物膜的微生物学研究进展作一综述。     

不同土壤采样设计下土壤表层微生物α多样性的差异分析

【背景】土壤采样是土壤研究的基础,采样方案的不同可能会对土壤微生物多样性的研究结果产生一定影响。【目的】研究不同的土壤采样设计方案对土壤样品16S rRNA基因高通量测序结果的影响。【方法】对2个不同生境样地的土壤进行网格化采样,对采集的18个土壤样品进行16S rRNA基因测序分析,通过模拟5种常见土壤采样方法,对比不同采样方式所获得的测序结果。【结果】不同采样方式会产生不同的测序结果。在测序深度有效的情况下,细菌总物种数随着采样数的增加而逐渐增长,增长速度在采样数大于5以后趋于平缓;样品中的优势物种(序列数200以上)只需很少的采样数(1-3)即可观察到全部物种;Shannon-Wiener指数与Simpson指数的变化较相似,当采样数由1到3时两指数均有较大增长,之后变化放缓。【结论】土壤细菌微生物测序研究中,土壤样地采样数量低于3个会影响测序结果的可靠性,采样方案选择梅花形采样法或蛇形采样法较为适宜。     

Gut microbial dysbiosis is associated with development and progression of radiation enteritis during pelvic radiotherapy

Radiation enteritis (RE) is the most common complication of radiotherapy for pelvic irradiation receivers. Herein we investigated the alterations in gut microbial profiles and their association with enteritis in patients undergoing pelvic radiotherapy. Faecal samples were collected from 18 cervical cancer patients during radiotherapy. Microbiota profiles were characterized based on 16S rRNA sequencing using the Illumina HiSeq platform. Epithelial inflammatory response was evaluated using bacterial‐epithelial co‐cultures. Dysbiosis was observed among patients with RE, which was characterized by significantly reduced α‐diversity but increased β‐diversity, relative higher abundance of Proteobacteria and Gammaproteobacteria and lower abundance of Bacteroides. Coprococcus was clearly enriched prior to radiotherapy in patients who later developed RE. Metastat analysis further revealed unique grade‐related microbial features, such as more abundant Virgibacillus and Alcanivorax in patients with mild enteritis. Additionally, using bacterial‐epithelial co‐cultures, RE patient‐derived microbiota induced epithelial inflammation and barrier dysfunction, enhanced TNF‐α and IL‐1β expression compared with control microbiota. Taken together, we define the overall picture of gut microbiota in patients with RE. Our results suggest that dysbiosis of gut microbiota may contribute to development and progression of RE. Gut microbiota can offer a set of biomarkers for prediction, disease activity evaluation and treatment selection in RE.     

海拔高度对青藏高原放牧牦牛肠道菌群多样性的影响

[背景]肠道菌群与宿主健康及环境适应性密切相关,牦牛为青藏高原特有的草食性反刍动物,不同海拔高度如何影响牦牛肠道菌群组成及肠道菌群在牦牛适应高海拔生境中的作用尚不清楚.[目的]探究青藏高原放牧牦牛肠道菌群多样性及其与海拔高度间的关系.[方法]采集青海省玛沁县(海拔4220 m)和乐都县(2745 m)2个海拔高度放牧牦...     

基于高通量测序分析桃蚜体内微生物群落结构及多样性

为探明桃蚜Myzus persicae体内微生物群落结构及其种类多样性,采用Illumina HiSeq二代测序技术检测桃蚜体内细菌16S rRNA基因和真菌ITS基因序列的方法,分析取食白菜Brassica pekinensis和甘蓝Brassica oleracea的无翅孤雌桃蚜成虫体内微生物群落结构及多样性。研究结果获得桃蚜体内细菌16S rDNA和真菌ITS1优质序列分别为473 750条和472 980条,并根据序列相似性对其进行聚类分析,分别获得959个和1 424个OTUs。基于OTUs分类结果,共注释鉴定细菌类群26个门、55个纲、128个目、227个科、419属、451种,真菌类群10个门、31个纲、77个目、172个科、343属、441种。其中,在门级水平上,取食白菜和甘蓝的桃蚜体内细菌类群均以变形菌门Proteobacteria内的细菌(占73.11%,80.10%)为优势菌;真菌类群均以子囊菌门Ascomycota真菌(占51.91%,50.98%)为优势菌。在属级水平上,取食白菜和甘蓝的桃蚜体内细菌均以布赫纳氏菌属Buchnera(占60.82%,56.11%...     

驯化对生物阴极微生物燃料电池中阴极微生物群落多样性的影响

【背景】生物阴极微生物燃料电池因其构造成本低和阴极可持续性发展的优点而成为一种很有前途的废水处理系统,但阴极微生物的氧化还原性能限制了其在实际应用中的推广。【目的】为了提高生物阴极的性能,需要深入了解影响阴极氧化还原性能的微生物群落。【方法】利用16S rRNA基因高通量测序技术分析对比原始接种污泥样品和驯化后阴极电极上生物膜样品多样性及结构变化。【结果】测序结果表明,原始接种污泥样品与驯化后阴极电极生物膜样品中微生物群落种类和结构存在显著差异,驯化后阴极电极生物膜样品中变形菌门(Proteobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和特吕珀菌属(Trueperaceae)相对丰度比例高于原始污泥样品,成为优势菌群。【结论】驯化对系统阴极电极生物膜群落影响显著,随着产电量的输出,优势菌群不断富集,最终形成一个适应该实验环境下的新的微生物群落。对优势菌群结构和变化进行探讨,为生物阴极的研究补充更多生物学方面的理论基础。