用于蜜蜂和熊蜂肠道微生物分类的细菌16S rRNA数据库优化

蜜蜂和熊蜂是重要的传粉昆虫, 对农业生产及生态平衡的维持具有重要作用。近年来, 研究发现蜜蜂及熊蜂肠道内含有大量微生物, 其组成简单、特异。正常的肠道微生物群落对蜜蜂的生长、激素调节、致病菌抵抗等具有重要作用。随着高通量测序的发展, 研究者们也可快速获得传粉蜂肠道微生物组成, 这给生物多样性和物种保护及蜂类健康等的研究带来了便捷。但是由于蜜蜂和熊蜂肠道微生物群落均由特殊菌种组成, 目前的细菌16S rRNA数据库无法对其进行准确的分类, 并且部分东方蜜蜂(Apis cerana)特有的肠道微生物菌种缺乏16S rRNA序列信息。本文从来源于5个不同省份的东方蜜蜂肠道中分离得到在东方蜜蜂中普遍含有的Apibacter菌属纯菌, 获取其全长16S rRNA序列, 并对目前蜜蜂和熊蜂肠道的5个核心菌种的分类进行了综述, 对其分类和命名进行了修正。根据蜜蜂肠道微生物的明确分类, 在目前常用的SILVA细菌分类数据库基础之上对其进行了命名及分类优化, 并加入东方蜜蜂中普遍含有的Apibacter序列, 从而获得了优化数据库Bee Gut Microbiota-Database (BGM-Db)。通过1组东方蜜峰及1组西方蜜蜂(Apis mellifera)的肠道菌群高通量测序结果, 分析不同数据库的表现, 我们发现相比于SILVA和Ribosomal Database Project (RDP), BGM-Db对蜜蜂肠道16S rRNA高通量测序短序列实现了菌种级别的分类, 分辨率更高。     

16S rRNA基因在微生物生态学中的应用

16S rRNA(Small subunit ribosomal RNA)基因是对原核微生物进行系统进化分类研究时最常用的分子标志物(Biomarker),广泛应用于微生物生态学研究中。近些年来随着高通量测序技术及数据分析方法等的不断进步,大量基于16S rRNA基因的研究使得微生物生态学得到了快速发展,然而使用16S rRNA基因作为分子标志物时也存在诸多问题,比如水平基因转移、多拷贝的异质性、基因扩增效率的差异、数据分析方法的选择等,这些问题影响了微生物群落组成和多样性分析时的准确性。对当前使用16S rRNA基因分析微生物群落组成和多样性的进展情况做一总结,重点讨论当前存在的主要问题以及各种分析方法的发展,尤其是与高通量测序技术有关的实验和数据处理问题。     

基于不同通用引物比较分析肠道微生物群落变化

肠道微生物对于人体健康的重要作用已经得到广泛证实,目前,对肠道微生物的研究大多采用基于扩增细菌16S rRNA基因V3-V4区的高通量测序分析,对古菌的关注较少。本研究选择了一对可以同时扩增细菌和古菌16S rRNA基因的引物,通过比较人为干扰肠道微生物前后的群落变化,说明这对引物适宜分析人类肠道细菌和古菌群落变化并具有一定优越性。采集志愿者粪便样品,同时用仅能扩增细菌引物 (B引物) 和细菌古菌通用引物 (AB引物) 进行扩增和高通量测序;使用几个常用的rRNA数据库判断引物对细菌的覆盖度和对古菌的扩增能力。结果表明,AB引物在可以展示B引物扩增出的细菌群落的基础上,可以得到肠道中常见的产甲烷古菌的序列,同时也展示出人为干扰肠道微生物前后的群落结构变化。AB引物可以仅通过一次扩增和测序同时分析肠道中的细菌和古菌群落,更加全面展示肠道微生物群落结构,适用于肠道微生物相关研究。     

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...     

基于分子标记的宏基因组16S rRNA基因高变区选择策略

随着新一代DNA测序技术出现,人们能够同时对多个DNA样本的宏基因组进行并行分析,尤其是以16S rRNA基因高变区为分子标记的测序已经成为微生物多样性研究最为简洁有效的方法. 目前二代高通量测序的读长不能覆盖16S rRNA基因的全长,需要选择一个有效的高变区进行测序.十多年来,对于16S rRNA基因高变区的选择策略没有统一的标准.本文分析了常用的高变区选择策略,指出不同环境条件是影响高变区选择的重要因素之一.在此基础上,提出了高变区选择的参考准则,同时建议应对选择的高变区进行有效评估.     

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。     

16S rRNA基因两个可变区对反映肠道菌群多样性与物种鉴定能力的比较分析

【摘 要】 目的 目前基于新一代测序技术开展的人类肠道元基因组学研究已成为微生物学乃至整个生物学中最活跃和最有潜力的学科方向。现阶段绝大部分以肠道菌群为靶标的研究主要基于16S rRNA基因可变区测序。本研究关注的是测序技术发展使得序列的读长能力延长后,选择16S rRNA基因V1-V3区与V3-V5区进行测序所反映的多样性与物种组成信息的异同点。方法 以两个真实的16S rRNA基因全长Sanger测序数据为基础,对其中的V1-V3和V3-V5两种片段进行了模拟数据的分析,将它们分别与16S rRNA基因的全长片段在OTU多样性水平和物种组成信息方面进行比较。结果 结果显示V1-V3区在OTU多样性上较V3-V5区更为接近全长序列;在物种组成表现上,两个可变区鉴定出的大部分的属的丰度与全长序列分析结果一致,但是各自有少数属的丰度结果与全长序列丰度结果存在差异。结论 在多样性分析上,选择V1-V3区片段能得到与全长更为接近的结果;而具体到菌种的组成分析中,V1-V3区和V3-V5区都有其局限性。     

SMRT测序技术及其在微生物研究中的应用

高通量测序技术的发展为研究者深入探索微生物世界提供可能。随着以Pacific Bio Sciences(PacBio)公司的单分子实时测序(Single molecule real time sequencing,SMRT)为代表的第三代测序(Third generation sequencing,TGS)技术逐渐发展成熟,微生物研究方法正面临又一次新的变革。SMRT测序技术凭借其特殊建库方式(SMRTbell)和超长的测序读长等特点,为微生物16S rRNA基因全长测序提供新的选择。同时,为组装完整可靠的宏基因组和微生物全基因组提供新方法。随着PacBio测序平台的成本大幅下降,SMRT测序技术的PacBio系列平台开始逐渐被应用于微生物16S rRNA基因测序、宏基因组测序和全基因组测序研究中。综述了SMRT测序技术的技术原理和特点及其在微生物16S rRNA基因全长测序、宏基因组测序等方面的应用,并分析了目前SMRT测序技术在微生物各方面研究中的优势和存在的问题,提出基于SMRT测序技术获得的长片段在后期分析中存在的问题。SMRT测序技术将越来越多地引入到微生物研究中,期望为将要选择使用SMRT测序技术研究微生物的研究人员提供一定参考。     

红火蚁三龄、四龄幼虫肠道菌菌群多样性分析

昆虫体内细菌的多样性对昆虫的消化、营养的吸收、生长发育繁殖具有至关重要的作用.本研究利用16S rRNA基因序列,构建内生菌16S rRNA克隆文库,探明红火蚁3龄幼虫和4龄幼虫种群体内微生物菌群结构并加以对比,采用Miseq高通量测序的方法揭示红火蚁3龄幼虫与4龄幼虫肠道菌的相似性和差异性.结果表明:红火蚁高龄幼虫的...     

高通量测序分析妊娠期糖尿病对早产儿肠道菌群的影响

目的 通过高通量测序技术探究妊娠期糖尿病对早产儿肠道菌群的影响,并对相关功能及代谢通路进行预测.方法 选取符合入组条件的早产儿40例,依据孕母是否患有妊娠期糖尿病分为妊娠期糖尿病组(GDM组)和对照组,各20例,于出生后24 h内收集早产儿胎便进行16S rRNA基因测序,对测序结果进行物种分类学分析及生物信息学分析....     

Recent advances in the study of Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus replication and pathogenesis

It has now been over twenty years since a novel herpesviral genome was identified in Kaposi's sarcoma biopsies. Since then, the cumulative research effort by molecular biologists, virologists, clinicians, and epidemiologists alike has led to the extensive characterization of this tumor virus, Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus(KSHV; also known as human herpesvirus 8(HHV-8)), and its associated diseases. Here we review the current knowledge of KSHV biology and pathogenesis, with a particular emphasis on new and exciting advances in the field of epigenetics. We also discuss the development and practicality of various cell culture and animal model systems to study KSHV replication and pathogenesis.     

The structure, reproduction and taxonomy of Vidalia and Osmundaria (Rhodophyta, Rhodomelaceae)

Comprises species occurring mostly in subtidal habitats in tropical, subtropical and warm-temperate areas of the world. An analysis of the type species, V. spiralis (Sonder) Lamouroux ex J. Agardh, a species from Australia, establishes basic characters for distinguishing species in the genus. These characters are (1) branching patterns of thalli, (2) flat blades that may be spiralled on their axis, (3) width of the blade, (4) primary or secondary derivation of sterile and fertile branchlets and (5) position of sterile and fertile branchlets on the thalli. Application of the latter two characters provides an important basic method for separation of species into three major groups. Osmundaria , a genus known only in southern Australia, was studied in relation to Vidalia , and its separation from the Vidalia assemblage is not accepted. Species of Vidalia therefore are transferred to the older genus name, Osmundaria. Two new species, Osmundaria papenfussii and Osmundaria oliveae are described from Natal. Confusion in the usage of the epithet, Vidalia fimbriala Brown ex Turner has been clarified, and Vidalia gregaria Falkenberg, described as an epiphyte on Osmundaria pro/ifera Lamouroux, is revealed to be young branches of the host, Osmundaria prolifera.     

New or rare chromosome counts in Artemisia L. (Asteraceae, Anthemideae) and related genera from Kazakhstan

Fifteen chromosome counts of six Artemisia taxa and one species of each of the genera Brachanthemum, Hippolytia, Kaschgaria, Lepidolopsis and Turaniphytum are reported from Kazakhstan. Three of them are new reports, two are not consistent with previous counts and the remainder are confirmations of very scarce (one to four) earlier records. All the populations studied have the same basic chromosome number, x = 9, with ploidy levels ranging from 2x to 6x. Some correlations between ploidy level, morphological characters and distribution are noted.     

肝癌中HBV和HCV基因和抗原的分布及意义

采用原位分子杂交方法检测HCV RNA及HBV X基因;采用免疫组织化学方法研究HCV核心抗原,非结构区C33c抗原及HBxAg在肝细胞肝癌中的定位及分布.结果表明(1)HCV RNA、HBV X基因在肝细胞肝癌组织检出率分别为40%(55/136)和82%(112/136).HCV RNA定位于癌细胞的胞浆内,阳性细胞呈散在、灶状及弥漫分布三种形式;HBV X基因在肝癌细胞中的分布呈胞浆型、核型及核浆型,阳性细胞也呈上述三种分布形式;(2)HCV C33c抗原、核心抗原在肝细胞肝癌中的阳性率为81%(133/164)及86%(141/164).C33c抗原定位于癌细胞及肝细胞的胞浆内;核心抗原既定位于癌细胞核中,又可定位于胞浆中.C33c抗原阳性细胞以灶状分布为主;而核心抗原阳性细     

Selection with two alleles and complete dominance

For a plant selection model with frequency-independent viabilities, fertilities and selfing rates, it is shown that apart from global fixation, for certain parameter combinations a protected polymorphism and facultative fixation (either allele may become fixed according to initial frequencies) may both occur. Facultative fixation requires different selling rates for the dominant and recessive type. Protection of the polymorphism requires resource allocation for male and female function. In this connection the problem of purely genetically caused population extinction is discussed.
For general frequency dependence and regular segregation, the chances for establishment of a completely recessive gene are compared to those of a completely dominant gene. It is proven that the process of establishment of the recessive gene, despite a fitness advantage, may be considerably endangered by drift effects if random mating prevails. The recessive gene may reach the same effectivity in establishment as a dominant gene, only if the recessive homozygote mates exclusively with its own type during the period of establishment.