微生物多樣性/擴(kuò)增子測(cè)序

技術(shù)簡(jiǎn)介

微生物擴(kuò)增子測(cè)序主要通過(guò)直接擴(kuò)增環(huán)境總 DNA 的特定區(qū)域，繞過(guò)微生物培養(yǎng)瓶頸，高效評(píng)估多樣品環(huán)境微生物分布、豐度變化和群落組成情況。隨著高通量測(cè)序技術(shù)的不斷發(fā)展，微生物擴(kuò)增子測(cè)序技術(shù)已成為環(huán)境微生物群落比較和差異分析的主流研究手段之一。

針對(duì)不同研究需求，一般選擇擴(kuò)增 16S 高變區(qū)來(lái)區(qū)分環(huán)境樣品的細(xì)菌和古菌群落，ITS 區(qū)域擴(kuò)增用以評(píng)估真菌群落，原生動(dòng)物等為主的真核微生物群落研究可通過(guò) 18S 高變區(qū)測(cè)序來(lái)實(shí)現(xiàn) 。此外，也可通過(guò)特定的功能基因測(cè)序等來(lái)揭示特定功能相關(guān)的環(huán)境微生物群落分布。

奧維森基因擁有標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)流程，經(jīng)驗(yàn)豐富的生產(chǎn)研發(fā)人員、專業(yè)的信息分析團(tuán)隊(duì)、領(lǐng)跑國(guó)際的交付周期和優(yōu)質(zhì)的客戶服務(wù)，結(jié)合專注環(huán)境微生物研究的 Illumina MiSeq 測(cè)序技術(shù)，始終為微生物群落研究提供優(yōu)質(zhì)和高效的測(cè)序服務(wù)。

技術(shù)路線

送樣建議

技術(shù)參數(shù)

案例分析

案例一 、兒童換牙期乳牙和恒牙齦上菌斑群落分布研究^[1]

隨年齡增長(zhǎng)，人的口腔微生物不斷變化，而換牙期是口腔微生物研究的一個(gè)非常有意義的節(jié)點(diǎn)。

本研究應(yīng)用奧維森專業(yè)環(huán)境微生物群落分析流程，成功揭示了兒童換牙期乳牙和恒牙齒際微生物多樣性分布情況，同時(shí)，核心微生物組的確定也為隨年齡增長(zhǎng)口腔自身微生物發(fā)展趨勢(shì)提供了更多的研究可能。

研究中，通過(guò)對(duì) 20 例換牙期兒童不同牙齒部位齦上菌斑進(jìn)行 MiSeq 測(cè)序，每個(gè)樣品平均得到 18,05 條高質(zhì)量序列，經(jīng)物種注釋分析后發(fā)現(xiàn)變形菌、厚壁菌等五個(gè)主要門類是該菌群最為重要的組成成分。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，一半以上的低豐度物種在不同部位間豐度差異顯著，超 20% 的 OTUs 只發(fā)現(xiàn)于恒牙和乳牙，不同部位的群落分布差異主要體現(xiàn)在恒牙中放線菌的富集和乳牙中密螺旋體的富集。

圖1. 乳牙和恒牙的微生物群落分布比較

案例二 、高通量測(cè)序技術(shù)揭示水稻根系微生物的多樣性^[2]

植物根系和微生物的互利共生現(xiàn)象與植物營(yíng)養(yǎng)利用、生長(zhǎng)發(fā)展和疾病控制等息息相關(guān)。本研究通過(guò)對(duì)溫室和大田培育的水稻根部不同區(qū)域細(xì)菌和古菌微生物群落研究，揭示了水稻根系群落微生物與甲烷循環(huán)和碳循環(huán)之間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，同時(shí)，水稻根微生物組群落門水平分布的相似性也提示了本研究對(duì)陸生植物群落研究的指導(dǎo)意義。

通過(guò)對(duì)根內(nèi)、根表和根際 16SV45 區(qū)進(jìn)行 MiSeq 測(cè)序，發(fā)現(xiàn)溫室條件下水稻根系微生物的組成主要受土壤類型和品種影響，而在大田條件下，地理位置、栽培條件以及品種更多的影響了微生物的多樣性分布。研究中發(fā)現(xiàn)大量參與甲烷循環(huán)相關(guān)的微生物，這些微生物多半缺乏分類信息，本研究通過(guò)相關(guān) OTUs 的網(wǎng)絡(luò)分析對(duì)該群落經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)予以補(bǔ)充和概括，并能有助于識(shí)別相關(guān)聯(lián)的標(biāo)志性微生物。

圖2. OTUs 豐度網(wǎng)絡(luò)分析揭示甲烷循環(huán)相關(guān)微生物分布情況

參考文獻(xiàn)

[1]. Shi W, Qin M, Chen F, et al. Supragingival Microbial Profiles of Permanent and Deciduous Teeth in Children with Mixed Dentition. PloS one, 2016, 11(1): e0146938.
[2]. Edwards J, Johnson C,  et al. Structure, variation, and assembly of the root-associated microbiomes of rice. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015, 112(8): E911-E920.