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    宏基因组测序(Metagenomics Sequencing)
     
    宏基因组(Metagenomics)又称元基因组,或称环境基因组,是指同时被研究的整个微生物群落的DNA。宏基因组测序,是对特定环境样品中的微生物群体的基因组(尤其是那些种类众多的难于培养的微生物),进行序列测定。
    与传统的微生物个体研究相比,这种新的研究技术具有许多优势:① 自然界中,有许多微生物是不能在实验室条件下进行培养繁殖的,宏基因组学研究不要求对微生物进行分离培养,从而大大扩展了微生物研究范围;② 宏基因组学引入了宏观生态的研究理念,对环境中微生物菌群的多样性、功能活性等宏观特征进行研究,可以更准确地反映出微生物生存的真实状态。因此,宏基因组测序研究摆脱了微生物分离纯培养的限制,扩展了微生物资源的利用空间,为环境微生物群落的研究提供了有效工具。
    通过宏基因组测序可以进行功能基因的发掘,分析微生物群体基因组成及功能,解读微生物群体的多样性与丰度,发掘和研究新的、具有特定功能的基因。目前宏基因组测序技术为微生物的研究和发展提供了很好的策略,在发现新基因,开发新的微生物活性物质,研究微生物种群结构、基因功能活性、微生物之间的相互协作关系以及微生物与环境之间的关系等方面得到广泛的应用。
    技术路线

    其中,数据分析部分主要包括:
    1. 物种鉴定:将所得序列(通常为16S/18S rRNA等兼具保守及高变特性的序列)与专业数据库(Silva、RDP等)进行比对,得出样品中所含物种的信息。
    2. 多样性统计学分析:将所得序列(通常为16S/18S rRNA等兼具有保守及高变特性的序列)进行聚类,得到相应的OTUs(分类操作单元)。通过统计学手段,分析出环境样品中的主要成分及不同样品间的明显差异因素。结合物种鉴定,可以得到关键菌群。
    3. 宏基因组拼接:对环境样品DNA进行大规模测序后,通过严格的拼接方式,可获得较长的DNA片段。当样品的生物多样性较低,且达到一定测序通量后,很有可能直接获得一个或多个微生物基因组草图。
    4. 功能分析:将所得序列与已有的数据库进行比对,进行基因功能的注释。其中,常用的数据库包括NT、NR、GO、COG、KEGG、SEED、Swiss-Prot等。
    5. 微生物群落结构及功能:通过大量测序,可以获得样品的群落结构信息,如微生物物种在该环境下的分布情况及成员间协作关系等。通过实验还可以确定一些特殊的主要基因或DNA片段。对于多个样品,还可做相应的比较分析,发掘样品间的相同点与不同点。
     
     
     




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