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微生物16S多樣性測序(二代)
微生物多樣性測序是基于二代高通量技術對16S rRNA基因序列進行測序,能同時對樣品中的優勢物種、稀有物種以及一些未知的物種進行檢測,獲得樣品中的微生物群落組成以及它們之間的相對豐度。探討微生物多樣性對于研究微生物與環境的關系、環境治理和微生物資源的利用有著重要的理論和現實意義。
歐易特色
靈活的研究方案
針對客戶的不同研究需求提供靈活多變的研究方案
專業嚴謹的服務
專業成熟的樣本制備、建庫以及數據分析流程,客觀還原樣品本身的菌群結構以及豐度
專業的復雜樣本處理能力
針對大量的樣本以及分組復雜的樣本,具有清晰的邏輯處理思路,專業的分組對比分析能力
個性化定制分析
針對客戶提出的個性化分析需求,提供專業的分析服務。
針對客戶的研究目的和需求提供專業的個性化定制分析建議
推薦測序模式
Miseq  PE300
案例展示
案例一  對于個體和群體出生一年內嬰兒的腸道微生物群落研究
研究背景
人類出生時腸道理論上是無菌的狀態,到了 3 歲左右,腸道的微生物群落逐漸形成與成年人類似的狀態。大量研究表明嬰兒的腸道微生物群落與人體健康息息相關,像肥胖、糖尿病和腸胃炎等,均與腸道微生物密切相關。目前已有一些基于糞便樣品的不規律采樣,來監測個體嬰兒腸道微生物的變化,但從群體的角度出發,從出生開始高頻率持續收集糞便樣品來分析嬰兒的腸道微生物變化的研究還沒有。
研究內容
本研究收集了 12 個嬰兒在出生一年內的糞便樣品,收集頻率幾乎是每日一次,從個體和群體的角度出發,研究嬰兒在出生的一年內腸道微生物變化。研究樣本包括一對異卵雙胞胎和一對出生 16 個月后分開的同胞兄弟。實驗采用 16S rRNA 高通量測序的方法,測所有樣本的細菌群落結構及豐度,結合嬰兒的飲食用藥等環境因素,探究時間尺度上嬰兒腸道微生物的演替和變化規律。

微生物


研究結果
1. 本研究共檢測了 2684 個糞便樣品,平均每個嬰兒 224 個樣品,16S rRNA 高通量測序獲得440,752,576 條序列,經過過濾后平均每個樣品獲得 164,215 條序列,按照 97% 的相似性獲得 1736 個 OTUs,其中 229 個 OTUs 是在所有嬰兒至少一個糞便樣品中發現的,而 331 個 OTUs 是只出現在一個嬰兒的糞便樣品中的。總的細菌多樣性在出生一年內是增加的,但增加方式沒有線性規律。
2. 對于 OTUs 水平的群落結構進行分析,發現所有嬰兒腸道微生物群落演變受時間影響較大,群落結構的演變過程是相似的。另外,腸道微生物群落的動態變化主要還是按照個體來聚集的。另外,根據對其中 11 個嬰兒腸道微生物(排除 8 號嬰兒的糞便,因為采集從第 54 天開始)的分析,發現不同嬰兒個體的差異距離隨時間而減小,這種變化是非線性的,并且這種距離的縮短在 60 至 130 天是有明顯加速的。這種群落相似性是主要由 Actinobacteria 相對豐度的增加和 Firmicutes 相對豐度的減少驅動。
3. 嬰兒腸道內的所有的微生物主要包括 4 個門(Bacteroidetes、Actinobacteria、Firmicutes和Proteobacteria),這些門在所有嬰兒個體的腸道內的演替各自遵循著復雜的時間變化軌跡,且隨著個體差異顯著不同。隨著時間的推移,Actino-bacteria 和 Proteobacteria 的相對豐度是逐漸下降的,而 Bacteroidetes 和 Firmicutes 的相對豐度是上升的。另外,Bacteroidetes 在嬰兒和成人的腸道內是密切相關的。對于個體的相似度分析發現,相比于同胞兄弟,異卵雙胞胎的腸道微生物群落結構更相似,能夠聚類到同一分支上。
4. 10 號樣本由于疾病原因使用過抗生素類治療藥物,對于異卵雙胞胎的腸道細菌群落結構進行比較,發現這對雙胞胎腸道內的細菌群落演替在時間尺度上的變化趨勢更接近,明顯區別于其他樣本。這對雙胞的腸道微生物均有幾個 OTUs 屬于 Streptococcus,抗生素的治療并沒有顯著影響該屬在后期的數量擴增。另外,Streptococcus 中豐度最高的 4 個 OTUs 在雙胞胎腸道內的變化趨勢在時間尺度上一直都是非常相似的。
參考文獻
De Muinck EJ & Trosvik P. Individuality and convergence of the infant gut microbiota during the first year of life. Nat Commun 2018; 9: 2233. (IF: 12.353)
常見問題
1. 歐易生物提供哪些樣本類型的微生物16S多樣性檢測?
針對宿主的相關樣品,如糞便、腸道內容物;針對環境的相關樣品:土壤、水體、底泥、沉積物,歐易生物均可提供生物16S多樣性檢測。
2. 微生物16S多樣性測序一般的送樣要求是什么?

DNA樣本:總量 > 500 ng,濃度 > 20 ng/µl,無明顯降解;土壤或底泥樣本:2 g;糞便或腸道內容物:2 g;水體樣本:直徑 3-5 cm的濾膜一張,濾膜上可見附著物。
單次送樣樣本量需 ≥ 20個,送樣管(凍存管)務必標清樣品編號,管口使用Parafilm封口膜密封(防止樣本間交叉污染),并將填寫完整的送樣訂單用自封袋密封后,隨同樣品一起使用干冰運輸寄送至公司。
3. 進行環境微生物16S多樣性測序一般可以鑒定到物種的哪個分類水平?

一般利用二代測序平臺進行16S rRNA基因測序可以分類到屬的級別,一方面現有主流參考物種數據庫(Silva、NCBI和Greengenes等)和對應的物種分類軟件在注釋到屬水平時相對準確,另一方面二代測序讀長較短,而微生物在種或菌株分類學水平上物種間16S rRNA基因堿基序列差異較低,因而在種水平上的分類學信息置信度較低。
4. 微生物16S多樣性測序的應用領域?

環境微生物多樣性測序的應用領域非常廣:包括疾病診斷、疾病機理、藥效評價、藥物機理等醫藥方面;環境微生物差異研究、生物地理學研究等環境生態學方面;植物?;?、連作障礙、作物生長與根際微生物關系等植物科學方面;動物腸道微生物研究等動物科學方面;污水處理、油污利用、釀酒微生物研究等工業應用方面;還有某些重要次生代謝物相關的環境微生物多樣性研究等。


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