微生物多樣性/擴增子測序

技術簡介

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

針對不同研究需求，一般選擇擴增 16S 高變區(qū)來區(qū)分環(huán)境樣品的細菌和古菌群落，ITS 區(qū)域擴增用以評估真菌群落，原生動物等為主的真核微生物群落研究可通過 18S 高變區(qū)測序來實現(xiàn) 。此外，也可通過特定的功能基因測序等來揭示特定功能相關的環(huán)境微生物群落分布。

奧維森基因擁有標準的實驗流程，經(jīng)驗豐富的生產(chǎn)研發(fā)人員、專業(yè)的信息分析團隊、領跑國際的交付周期和優(yōu)質(zhì)的客戶服務，結合專注環(huán)境微生物研究的 Illumina MiSeq 測序技術，始終為微生物群落研究提供優(yōu)質(zhì)和高效的測序服務。

技術路線

送樣建議

技術參數(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，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非常有意義的節(jié)點。

本研究應用奧維森專業(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，核心微生物組的確定也為隨年齡增長口腔自身微生物發(fā)展趨勢提供了更多的研究可能。

研究中，通過對 20 例換牙期兒童不同牙齒部位齦上菌斑進行 MiSeq 測序，每個樣品平均得到 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、厚壁菌等五個主要門類是該菌群最為重要的組成成分。進一步分析發(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 、高通量測序技術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)象與植物營養(yǎng)利用、生長發(fā)展和疾病控制等息息相關。本研究通過對溫室和大田培育的水稻根部不同區(qū)域細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)絡關系，同時，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陸生植物群落研究的指導意義。

通過對根內(nèi)、根表和根際 16SV45 區(qū)進行 MiSeq 測序，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)相關的微生物，這些微生物多半缺乏分類信息，本研究通過相關 OTUs 的網(wǎng)絡分析對該群落經(jīng)驗數(shù)據(jù)予以補充和概括，并能有助于識別相關聯(lián)的標志性微生物。

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

參考文獻

[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.