腸道微生物測序結果如何挖掘

❶ 微生物群落多樣性測序數據怎麼處理

微生物群落多樣性測序數據怎麼處理
微生物群落測序是指對微生物群體進行高通量測序，通過分析測序序列的構成分析特定環境中微生物群體的構成情況或基因的組成以及功能。藉助不同環境下微生物群落的構成差異分析我們可以分析微生物與環境因素或宿主之間的關系，尋找標志性菌群或特定功能的基因。對微生物群落進行測序包括兩類，一類是通過16s rDNA，18s rDNA，ITS區域進行擴增測序分析微生物的群體構成和多樣性；還有一類是宏基因組測序，是不經過分離培養微生物，而對所有微生物DNA進行測序，從而分析微生物群落構成，基因構成，挖掘有應用價值的基因資源。以16s rDNA擴增進行測序分析主要用於微生物群落多樣性和構成的分析，目前的生物信息學分析也可以基於16s rDNA的測序對微生物群落的基因構成和代謝途徑進行預測分析，大大拓展了我們對於環境微生物的微生態認知。目前我們根據16s的測序數據可以將微生物群落分類到種（species）（一般只能對部分菌進行種的鑒定），甚至對亞種級別進行分析，幾個概念：16S rDNA（或16S rRNA）：16S rRNA 基因是編碼原核生物核糖體小亞基的基因，長度約為1542bp，其分子大小適中，突變率小，是細菌系統分類學研究中最常用和最有用的標志。16S rRNA基因序列包括9個可變區和10個保守區，保守區序列反映了物種間的親緣關系，而可變區序列則能體現物種間的差異。16S rRNA基因測序以細菌16S rRNA基因測序為主,核心是研究樣品中的物種分類、物種豐度以及系統進化。OTU：operational taxonomic units (OTUs)在微生物的免培養分析中經常用到，通過提取樣品的總基因組DNA，利用16S rRNA或ITS的通用引物進行PCR擴增，通過測序以後就可以分析樣品中的微生物多樣性，那怎麼區分這些不同的序列呢，這個時候就需要引入operational taxonomic units，一般情況下，如果序列之間，比如不同的 16S rRNA序列的相似性高於97%就可以把它定義為一個OTU，每個OTU對應於一個不同的16S rRNA序列，也就是每個OTU對應於一個不同的細菌（微生物）種。通過OTU分析，就可以知道樣品中的微生物多樣性和不同微生物的豐度。測序區段：由於16s rDNA較長（1.5kb），我們只能對其中經常變化的區域也就是可變區進行測序。16s rDNA包含有9個可變區，分別是v1-v9。一般我們對v3-v4雙可變區域進行擴增和測序，也有對v1-v3區進行擴增測序。

❷ 腸道菌群檢測是什麼如何檢測

腸道菌群檢測是通過對人體糞便的提取物檢測腸道菌群狀況，比例是否正常，存在哪些問題和風險。對於前述適應症疑似患者，治療前均需進行腸道菌群進行多項常規生物指標檢測，以初步判斷患者腸道菌群狀況。

在進行此基礎上，進一步對疑似患者進行腸道菌群基因檢測，並對結果進行詳盡解讀，以便給患者菌群移植治療制定個性化精準菌群移植治療方案。

❸ 請問如何提取小鼠糞便中的dna,以此來研究其腸道微生物

腸道微生態系統是哺乳動物健康與疾病的重要基礎,在生理、病理、預防、治療中都具有重要的地位和作用[1]。對於哺乳動物,腸道微生物的營養作用非常重要,如合成維生素、消化碳水化合物、氨的利用、脂的利用以及合成酶類[2]。在食物相對缺乏時,腸道多形類桿菌對糖苷水解酶的分泌會增多,提高腸道微生物群系利用食物的能力[3]。可見,腸道微生態系統能根據食物的特點做出改變,以其功能的多樣性和較大的適應性來應對外界環境的變化。人體腸道微生物群基因的多態性還為宿主提供了許多人體自身所不具備的酶與生化途徑,從而使得人體不易消化的食物殘渣及上皮細胞分泌的內生粘液被發酵利用[4]。為探尋腸道微生物在機體的營養與健康以及疾病與治療機制中的作用,越來越多的科研工作者開始關注對腸道微生物的研究[5,6]。悉生生物學、厭氧培養技術、電鏡技術、細胞分子生物學、基因組學、代謝組學及蛋白質組學等現代科學技術的發展對腸道微生態的研究起到了積極的推動作用[7,8]。在Biolog等研究方法中,需先將腸道中的微生物提取出來,所得到的菌懸液,既保證活體微生物的種類和數量,又去除可能會干擾研究結果的雜質[9]。

❹ 微生物群落高通量測序小白來取經求助

在人體腸道中生活著數以萬億的共生菌群，它們的種類繁多，可達上千種，數量也很驚人，是人體細胞總量的10倍以上，迄今為止，仍有80%以上的微生物不為人知。這些腸道微生物和人體存在著互利共生的關系，對於維持人類的健康發揮著重要的作用。它們在腸道中保持著一種動態的平衡，能夠合成維生素、幫助人體從食物中吸收營養、維持腸道免疫系統功能、抵擋有害微生物的侵害，但是當這種平衡因某些因素被打破致使腸道菌群發生紊亂時，人體就可能患上諸如肥胖症、糖尿病、腸炎甚至癌症等疾病。為了加深對人類疾病發生原因、葯物作用機理的理解，繼人類基因組計劃之後，科學家們又啟動了人類元基因組計劃，這使腸道菌群的研究迎來了一個新的浪潮。
在以往的腸道微生物群落多樣性研究中，人們主要採用DGGE等分子生物學方法及生物晶元對腸道菌群進行研究，但是這些方法都存在一定的缺陷。如DGGE只能檢測到環境樣品中十幾種優勢菌，但是對痕量微生物卻束手無策；電泳條帶中包含不只一種16S rDNA序列，要獲悉具體的菌種信息，還需進行克隆、測序，實驗操作繁瑣；此外，採用這種方法不能反映微生物的豐度情況。而生物晶元通過固定在晶元上的探針來獲得微生物多樣性的信息，「只能驗證已知，卻無法探索未知」，通過信號強弱判斷微生物的豐度也不是非常的准確。新一代高通量測序技術自2005年問世以來，以其數字化信號、高數據通量、高測序深度、高准確率等特點，已被廣泛的應用於腸道菌群的研究中，發表的論文達60多篇，其中不乏發表於Nature、PNAS、Genome Res、Gut、Gastroenterology等國際頂尖雜志上的文章。Roche 454測序平台由於讀長較長，達300～500bp，能跨越16S rDNA序列一個或幾個可變區，是微生物多樣性研究的最佳平台，使用該平台發表的關於腸道菌群的論文達50多篇。美吉生物擁有Roche 454測序平台，在腸道微生物群落多樣性研究方面積累了大量的成功案例。
美吉生物研究人員通過大量相關文獻的閱讀，發現高通量測序技術在腸道菌群多樣性研究中的應用主要聚焦於以下幾個方面：① 飲食、能量攝取、肥胖與腸道菌群之間的關系；② 腸道菌群與疾病發生之間的關聯；③ 抗生素治療對腸道菌群的影響；④ 不同個體腸道微生物群落結構及其受其他外界因素（壓力、致病菌感染、手術）的影響等。

❺ 腸道微生物測序應該取哪一段腸內容物

腸道包括很多不同的部位，比如十二指腸，小腸大腸等，相應的主菌群也有可能不同，所以你可以從不同部分分別提取。或者根據你要研究的題目從相應的地方提取就好

❻ 如何採用宏基因組進行水產動物腸道微生物的研究

1，宏基因組提取；提取的樣品DNA必須可以代表特定環境中微生物的種類，除需嚴格遵循取樣規則外，取樣中應盡量避免對樣本的干擾，縮短保存和運輸的時間，使樣品盡可能代表自然狀態下的微生物原貌，獲得高質量環境樣品中的總DNA是宏基因組文庫構建的關鍵之一。要採用合適的方法，既要盡可能地完全抽提出環境樣品中的DNA，又要保持較大的片段以獲得完整的目的基因或基因簇。所以總的提取總是在最大提取量和最小剪切力之間折中。應嚴格操作，謹防污染，並且保持DNA 片段的完整和純度。為了更好地反映環境中的微生物種群並且提高陽性克隆的佔有率，需要在克隆之前通過不同的方法對感興趣的目的基因或基因組進行富集，常用的富集方法有穩定同位素探針、抑制性消減雜交、差異顯示、噬菌體展示、 親和捕獲及DNA微陣列等技術。
2，測序分析：
採用Solexa進行宏基因組 DNA測序，首先對特定環境微生物種群全基因組DNA進行提取。在提取微生物種群的DNA後制備DNA文庫，具體步驟如下：

（1）將DNA隨機打斷成200-500bp的片段；

（2）對DNA末端進行修復；

（3）將「A」鹼基加入到DNA片段的3』末端；

（4）在DNA片段的末端加上接頭；

（5）純化連接產物；

（6）PCR擴增連上接頭的DNA片段；

（7）檢測測序文庫。

❼ 如何讀懂微生物測序數據質量

如何讀懂微生物測序數據質量
宏基因組是指特定環境中全部生物（微生物）遺傳物質的總和。宏基因組測序是利用高通量測序技術對環境樣品中全部微生物的基因組進行測定，以獲得單個樣品的飽和數據量，可進行微生物群體的基因組成及功能注釋，微生物群體的物種分類，多樣性分析，群落結構分析，樣品間的物種或基因差異以及物種間的代謝網路研究，探索微生物與環境及宿主之間的關系，發掘和研究新的具有特定功能的基因等。與傳統方法相比，基於高通量測序的宏基因組研究無需構建克隆文庫，這避免了文庫構建過程中利用宿主菌對樣品進行克隆而引起的系統偏差，簡化了實驗操作，提高了測序效率。此外，宏基因組測序研究擺脫了微生物分離純培養的限制，擴展了微生物資源的利用空間，為環境微生物群落的研究提供了有效工具。通過宏基因組深度測序可以揭示或估計環境中真實的物種多樣性和遺傳多樣性，挖掘具有應用價值的基因資源，應用於開發新的微生物活性物質，為研究和開發新的微生物活性物質提供有力支持。

❽ 微生物的基因組分析後會得到哪些重要信息

微生物全基因組測序中完成Gap closure的意義與方法
微生物是地球上種類最多、數量最大、分布最廣的生物群，與人類、動植物和環境有著密切的相互作用，同時也是工業生物技術的核心及重要的國際競爭戰略資源。隨著測序技術的不斷進步以及測序成本的不斷降低，越來越多的微生物基因組序列得到測定，其中包括一些重要的病原微生物、工業微生物、極端微生物以及生物學研究中有重要意義的一些模式微生物。
隨著新一代測序技術的商業化應用，使得測序成本不斷降低，測序通量不斷提高，越來越多的微生物基因組得到測定，極大地促進了微生物基因組學的發展。然而，由於測序讀長短、數據量大、基因組結構復雜以及測序過程中的偏向性等原因，使得已完成測序的一些物種的基因組中含有數目不等的空缺區域。據統計，自2008年以來GenBank釋放的5276個微生物基因組序列中僅有32% (1692)是完整序列。基因組空缺區域中可能存在重要的生物學信息，如果不能補齊所有的Gap，不僅無法獲得完整的基因組圖譜，還會給後續的基因組信息解讀(操縱子結構、基因調控、SNP分析以及比較基因組等)造成困難。因此，完整微生物基因組序列的獲得需要在完成測序之後對空缺區域進行填充，即將測序拼裝後生成的疊聯群(Contig)之間的Gap進行填充，然後按照一定的次序和方向拼裝生成一條完整的基因組序列(完成圖)，這個過程稱之為基因組的Gap closure(或補洞)。
Gap closure的關鍵在於准確定位不同Contig之間的相對位置關系(Linkage關系)，一旦位置關系確定，即可通過PCR擴增Gap區域序列或是文庫克隆步移測序的方式補齊Gap區域。然而，由於一些微生物基因組GC含量高、重復序列數目多且長度大(插入序列、rDNA操縱子、大片段重復等)以及NGS測序讀長較短等原因造成測序偏向性高、拼接後生成過多的Contig，從而增加了Gap closure的難度。此外，缺少基因組參考序列或是與參考序列比對同源性低等因素，使得生成的Contig無法有效定位，也會導致Gap closure難度增加，因此Contig定位被認為是微生物基因組Gap closure過程中最困難和最耗時的階段。一些生物信息學軟體被開發用於微生物基因組的Gap closure，並取得了一定的效果；但對於基因組中的高度重復區域和低覆蓋率區域的干擾仍無法有效解決，必需藉助實驗手段獲得額外的序列信息才能最終完成基因組的Gap closure，因而應用的范圍和准確性受到一定限制。
提高測序覆蓋率在一定程度上可以有效減少基因組中的Gap，但成本相對較高，並且對於一些復雜的微生物基因組效果有限，如454二代測序覆蓋率為10×時，喜溫硫桿菌SM-1測序後生成的Gap數目為400個；測序覆蓋率提高至25×時，Gap數目減少至280個；但當測序覆蓋率繼續提高至38×時，Gap數目進入平台期(276個)，相比25×測序覆蓋率時僅減少了4個，已經不能再單純通過提高覆蓋率來減少Gap數目。因此，對於復雜的微生物基因組，需要將基因組的Gap closure分為幾個階段，針對不同階段採用相應的策略進行：如果Gap數目大於200個，可以通過構建基因組文庫、Paired-End測序或者採用基因組光學圖譜技術的策略確定Contig之間的相對位置和順序，然後再依次關閉Contig之間的Gap區域；當Ga數目小於100個時，可以採用多引物PCR的策略尋找Linkage信息，關閉所有能夠關閉的Gap；如果最後還剩餘幾個Gap無法關閉，則可以採用基因組步移或文庫篩選的策略，如在對喜溫硫桿菌SM-1基因組Gap closure時，通過結合構建基因組文庫、Paired-End測序、多引物PCR以及Fosimid文庫篩選等多種策略最終完成了SM-1基因組的Gap closure。