最新基于测序的微生物多样性分析总结
微生物多样性的高通量测序分析
微生物多样性的高通量测序分析随着科技的不断发展,高通量测序已经逐渐成为了生物科学的一种重要工具,尤其是在微生物研究方面,由于微生物数量极其巨大,传统的研究方法已经不能满足研究需求。
高通量测序技术可以快速地获得微生物群落的所有DNA序列,从而可以更加深入地研究微生物的多样性。
本文将从微生物的多样性和高通量测序原理两方面来阐述微生物多样性的高通量测序分析。
微生物的多样性微生物是一类广泛存在于自然界中的生物,包括细菌、真菌、病毒等多种生物。
微生物在自然界中扮演着重要的角色,对土壤、水体和空气等自然环境都有着重要的影响。
微生物的多样性和数量在自然界中非常巨大,有众多的不同种类,其分类和研究也是人类长期以来的重要课题之一。
微生物的多样性主要是指不同微生物之间的差异,这些差异可以基于不同的遗传信息,包括生物基因组、转录组、代谢组等。
微生物的多样性可以通过多种技术手段来研究,包括传统的分离培养法、质谱分析等,但这些方法都存在一定的局限性。
传统分离培养法需要大量的人力和物力,同时也无法培养一些难以培养的微生物。
质谱分析等方法也存在着分离纯化、提取、纯化和分析等过程中的一系列限制。
因此,高通量测序技术被广泛应用于微生物多样性研究中,它可以同时获得微生物群落中所有的DNA序列。
高通量测序技术的原理高通量测序技术是一种在单个反应中并行测定数以万计的DNA序列的方法。
通过这种方法可以获得大规模的数据信息,显著提高研究效率和精度。
当前的高通量测序技术主要包括Sanger测序技术、布局测序技术和单分子测序技术。
Sanger测序技术是一种经典的测序技术,利用DNA聚合酶复制DNA,同时控制碱基的加入,从而逐步形成DNA的序列。
Sanger测序技术已经被广泛应用于微生物多样性研究领域,但是其测序速度比较慢,仅能测序短的DNA片段。
因此,如今更为流行的是Illumina公司的MiSeq测序仪,它可以快速、准确地测序数百万条DNA序列。
环境微生物群落的多样性分析
环境微生物群落的多样性分析随着环境污染和生态系统破坏的日益严重,对环境微生物多样性的研究越来越重要。
环境微生物是指分布在土壤、水体、空气、植物、动物等各种生物环境中的微生物。
微生物虽然体积小,但数量极为庞大,且扮演着重要的生态角色。
微生物的多样性更是环境的基本性质之一,其研究不仅有助于揭示自然生态系统的物质循环、能量转化和污染治理等过程,还可以促进人类对微生物的生物技术应用和开发。
环境微生物群落指的是同一生态系统中或者同一环境中的所有微生物,它们在数量和种类上具有特定的分布和组成模式。
微生物群落的多样性通常指的是微生物物种的丰富度和均匀度等指标。
这些指标能够有效地反映微生物群落在环境中的稳定性、抗干扰能力、对污染物的适应能力以及生态功能的差异。
因此,对环境微生物群落多样性的研究有助于科学评估环境质量,指导环境保护和生态修复工作的实施。
微生物群落多样性的评估方法主要有两种:基于文化的传统方法和基于高通量测序的现代方法。
由于微生物群落数量庞大,许多微生物在实验室环境下无法被培养或成活。
因此,文化法只能分离到微生物群落的一小部分,并且很难反映生态系统的真实状况。
而现代高通量测序技术则能够快速、准确地揭示微生物群落的组成和多样性。
通过基于高通量测序技术的微生物群落多样性分析,我们可以在无需培养和纯化大量微生物的前提下,获得全面的微生物多样性信息,有效地提高了微生物群落的检测灵敏度、多样性鉴定能力和数据分析精度。
目前,高通量测序技术已经成为微生物群落多样性研究的主流技术之一。
对于微生物群落多样性的分析,主要包括群落参数、多样性指数和聚类分析等。
其中,群落参数指的是微生物群落的物种丰富度、物种均匀度、物种相对丰度、共存特异性等指标,可以客观反映微生物群落的基本特征。
多样性指数则是对群落多样性的综合评价指标,常用的有Shannon多样性指数、Simpson多样性指数、Evenness指数等,这些指标可以反映微生物群落的物种丰富度和均匀度等信息。
微生物群落多样性测序与功能分析报告
微生物群落多样性测序与功能分析微生物群落测序是指对微生物群体进行高通量测序,通过分析测序序列的构成分析特定环境中微生物群体的构成情况或基因的组成以及功能。
借助不同环境下微生物群落的构成差异分析我们可以分析微生物与环境因素或宿主之间的关系,寻找标志性菌群或特定功能的基因。
对微生物群落进行测序包括两类,一类是通过16s rDNA,18s rDNA,ITS区域进行扩增测序分析微生物的群体构成和多样性;还有一类是宏基因组测序,是不经过分离培养微生物,而对所有微生物DNA进行测序,从而分析微生物群落构成,基因构成,挖掘有应用价值的基因资源。
以16s rDNA扩增进行测序分析主要用于微生物群落多样性和构成的分析,目前的生物信息学分析也可以基于16s rDNA的测序对微生物群落的基因构成和代谢途径进行预测分析,大大拓展了我们对于环境微生物的微生态认知。
目前我们根据16s的测序数据可以将微生物群落分类到种(species)(一般只能对部分菌进行种的鉴定),甚至对亚种级别进行分析,几个概念:16S rDNA(或16S rRNA):16S rRNA基因是编码原核生物核糖体小亚基的基因,长度约为1542bp,其分子大小适中,突变率小,是细菌系统分类学研究中最常用和最有用的标志。
16S rRNA基因序列包括9个可变区和10个保守区,保守区序列反映了物种间的亲缘关系,而可变区序列则能体现物种间的差异。
16S rRNA基因测序以细菌16S rRNA基因测序为主,核心是研究样品中的物种分类、物种丰度以及系统进化。
OTU:operational taxonomic units (OTUs)在微生物的免培养分析中经常用到,通过提取样品的总基因组DNA,利用16S rRNA或ITS的通用引物进行PCR扩增,通过测序以后就可以分析样品中的微生物多样性,那怎么区分这些不同的序列呢,这个时候就需要引入operational taxonomic units,一般情况下,如果序列之间,比如不同的16S rRNA序列的相似性高于97%就可以把它定义为一个OTU,每个OTU对应于一个不同的16S rRNA序列,也就是每个OTU对应于一个不同的细菌(微生物)种。
基于16SrRNA测序技术的微生物组多样性分析研究
基于16SrRNA测序技术的微生物组多样性分析研究第一章入门概述在微生物学领域,了解微生物组的多样性和组成的重要性越来越受到关注。
通过对微生物组中微生物物种的鉴定和数量的测定,能够帮助我们了解微生物在不同环境中的生态功能及其对宿主的影响。
而基于16SrRNA测序技术的微生物组研究,可以直接从微生物的遗传信息入手,不但速度快、准确性高,而且可以在不同层次上研究微生物组的多样性。
本文主要介绍基于16SrRNA测序技术的微生物组多样性分析研究的基本原理、方法以及相应的应用。
第二章基本原理16S rRNA是所有细菌和古菌都具备的一种RNA,位于小亚基的30S核糖体亚基上。
其序列具有高度的起始和终止保守性,而在两端之间则存在一定的变异性。
早期16S rRNA序列的研究表明,它的高度保守性和存在变异性的特点可以用来鉴定不同的细菌和古菌,从而对微生物的分类、系统发育和进化关系进行研究。
近年来,随着高通量测序技术的不断发展,人们开始采用基于16SrRNA的高通量测序技术来研究微生物组的多样性和组成。
基于16SrRNA测序技术的微生物组研究,主要基于对微生物16SrRNA基因序列的测序和分析。
这种技术可以通过对不同体系样本中的微生物16SrRNA基因进行PCR扩增,获得大量的16SrRNA序列信息,从而对微生物组的多样性和组成进行深入研究。
第三章方法流程基于16SrRNA测序技术的微生物组分析方法主要包括样品采集、总DNA提取、16SrRNA基因的PCR扩增、高通量测序、序列质量控制、OTU聚类、分类学注释和多样性分析等若干步骤。
1. 样品采集微生物组研究的第一步是采集样品。
不同的研究目的和需要不同的样品类型,快速、高效、准确的样品采集对于后续的研究至关重要。
对于土样等环境样品,我们应该考虑样品中微生物细胞在不同深度的分布情况,采集不同深度的样品,尽可能地覆盖样品中的全部微生物种群。
对于丰富样品,如粪便、口腔、皮肤表面等,我们需要考虑样品中微生物群落在患者或者宿主的年龄、性别、健康状态等方面差异,采集不同个体的样品进行相应比较。
环境微生物多样性分析
环境微生物多样性分析环境微生物多样性分析是研究环境中微生物群落组成和功能特征的重要手段之一、随着高通量测序技术的发展,环境微生物多样性研究取得了重大突破,也为我们深入了解微生物的生态角色和资源利用提供了更多的信息。
本文将从实验设计、样品采集、DNA提取、测序分析和数据解读等方面介绍环境微生物多样性分析的主要步骤。
实验设计是环境微生物多样性分析的关键步骤之一,它直接决定了后续实验的可靠性和结果的解释性。
在实验设计中,需要明确研究的目的、样品类型和数目、采样时间和地点等相关信息,以保证实验的可重复性。
样品采集是影响环境微生物多样性研究结果的重要因素之一、在样品采集过程中,应尽量避免或减少对微生物群落的人为干扰,采集合适的样品量以确保后续的实验需求。
DNA提取是环境微生物多样性研究的核心环节,它直接决定了后续测序分析的效果。
对于不同样品类型,可以选择适合的DNA提取方法,一般常用的有基于物理破碎、有机溶剂提取和商业试剂盒提取等方法。
测序分析是环境微生物多样性研究的重点步骤之一、目前常用的测序技术包括Sanger测序和高通量测序技术。
高通量测序技术可以同时快速获取大量微生物的DNA序列信息,如Illumina MiSeq和Ion Torrent PGM等。
通过测序,可以获得微生物的16S rRNA或其他高保守性基因的序列信息,进而了解微生物的系统发育关系和功能潜能。
测序数据的解读是环境微生物多样性研究的重要任务之一、在测序数据的解读中,可以通过各种计算机软件对序列进行处理和分析,如去噪、序列比对、物种注释、功能注释等。
进一步可以采用多样性和功能分析等方法,比如Alpha多样性分析和Beta多样性分析,揭示微生物群落的多样性结构和组成变化。
环境微生物多样性分析的结果可以应用于生态学、环境保护、农业和医学等领域。
例如,通过研究微生物的群落结构和功能特征,可以了解环境中微生物的相互作用和物质转化过程;可以发现一些具有重要生态功能的微生物,如降解有机污染物的微生物,为污染物的治理提供理论依据;可以探索农业和医学上的微生物资源,利用微生物产生的酶和代谢产物等开发新型农药和抗生素。
基于高通量测序技术的微生物多样性分析研究
基于高通量测序技术的微生物多样性分析研究近年来,生物技术领域发展非常迅猛。
其中一项重要技术便是高通量测序技术,也称为下一代测序技术(NGS)。
这种技术的出现使得生物测序速度、效率和准确性都得到了显著提高。
在微生物多样性研究方面,高通量测序技术被广泛应用,成为了研究微生物种类及其丰度的重要工具。
1. 高通量测序技术的基本原理高通量测序技术是一种基于电子光学技术的测序方法,它可以在非常短的时间内同时测序多个DNA或RNA分子,且每个分子都可以得到序列信息。
高通量测序技术可以将DNA或RNA分子通过特定的方法复制成大量的片段,将这些片段序列化,最终得到各个片段的序列信息。
这种方法简化了测序的过程,大大提高了测序的速度和准确性。
2. 高通量测序技术在微生物多样性研究中的应用微生物多样性研究需要对生物体内存在的微生物进行分离、鉴定和计数。
传统的方法是通过培养微生物,识别和计数不同的菌株。
但是,这种方法只能鉴别少数已知的微生物种类,不能满足当前生物研究中需要鉴别大量微生物种类的要求。
高通量测序技术解决了这个问题。
它可以将样本中的微生物DNA片段序列化,得到每个片段的序列信息,并通过对比已经知道的微生物DNA数据库,确定每个片段属于哪个微生物种类。
这样,我们就能够确定样本中存在哪些微生物,每种微生物的数量及其丰度。
同时,高通量测序技术还可以比较出不同样本中微生物的差异,帮助我们了解样本中的微生物群落结构和数量变化。
3. 高通量测序技术在微生物多样性研究中的局限性尽管高通量测序技术已经成为微生物多样性研究的重要工具,但是它仍然存在一些局限性。
首先,技术本身的成本较高,无法为大规模微生物鉴定提供经济有效的解决方案。
其次,由于各种因素的影响,如PCR扩增、测序平台和序列处理方法等,高通量测序技术在微生物种类分析方面存在一定的误差和偏差。
最后,高通量测序技术只能鉴别已知的微生物种类,无法发现新的微生物种类。
4. 发展高精度微生物多样性分析技术的意义基于高通量测序技术的微生物多样性分析方法已经成为了微生物研究的主流方法。
基于高通量测序技术分析2种菌草根际土壤真菌群落多样性
基于高通量测序技术分析2种菌草根际土壤真菌群落多样性随着生物技术的不断发展,高通量测序技术已经成为了研究生物多样性的一种重要手段。
通过高通量测序技术,可以快速、高效地对不同生物样本中的DNA进行测序,从而可以更全面地了解生物群落中的微生物多样性。
本文将基于高通量测序技术,对两种不同的菌草根际土壤真菌群落进行分析,探讨其多样性特征。
菌草是一种重要的植物根际微生物的寄主植物,在其根际土壤中具有丰富的微生物资源。
其中真菌是根际土壤中重要的微生物组成部分,对于维持土壤生态系统的平衡起着重要的作用。
对菌草根际真菌群落的多样性分析,有助于我们更好地了解土壤生态系统的结构和功能。
我们收集了两种不同类型的菌草根际土壤样品,分别来自不同的生态环境下。
然后,我们利用高通量测序技术对这些土壤样品中的真菌DNA进行了测序,得到了大量的DNA序列数据。
接下来,我们对这些数据进行了生物信息学分析,并进行了真菌群落多样性的研究。
我们对两组样品的真菌群落进行了比较。
结果显示,两组样品中的真菌群落组成存在较大差异。
具体来看,在样品A中,真菌A属的相对丰度较高,而真菌B属的相对丰度较低;而在样品B中,真菌B属的相对丰度较高,而真菌A属的相对丰度较低。
这表明不同生态环境下的菌草根际土壤中的真菌群落结构存在明显差异,反映了不同环境对真菌群落的影响。
接着,我们对两组样品的真菌多样性进行了比较。
结果显示,样品A的真菌多样性指数要高于样品B,表明样品A中的真菌群落更为丰富多样。
通过进一步的分析发现,样品A 中存在多个优势种,这些优势种的相对丰度较高,而在样品B中不存在这样的优势种。
这也从侧面反映了不同样品中真菌群落的多样性特征。
我们对两组样品中的共有种进行了分析。
结果显示,两组样品中均存在一部分共有种,这些共有种在不同样品中的相对丰度存在差异。
这也说明了共有种在不同生态环境中的适应能力和相对竞争力。
基于高通量测序技术的真菌群落多样性分析结果显示,不同生态环境下的菌草根际土壤中的真菌群落具有明显的差异,包括群落组成、多样性指数、优势种和共有种等方面。
基于高通量测序技术的微生物群落多样性和组成分析
基于高通量测序技术的微生物群落多样性和组成分析高通量测序技术,也被称为Next-generation Sequencing,简称NGS,是一种基于多重并行测序的技术。
当今,NGS技术已经成为微生物群落多样性和组成分析的核心方法。
为了更好地理解NGS技术在微生物群落中的应用,本文将从微生物群落的定义入手,逐步介绍NGS技术并探讨其在微生物群落中的应用。
一、微生物群落的定义微生物群落是指生态系统中的一组微生物集合,包括细菌、真菌、病毒、古菌等,并与环境中其他生物和非生物因素相互作用。
微生物群落丰富多样,与宿主生物的代谢和生理过程直接相关。
微生物群落可被分为多个层级(如种、属、科等),每个层级包括多种微生物的成员,同时也存在竞争、合作和利用等多种关系。
二、NGS技术的介绍NGS技术是第三代测序技术的代表。
相对于第二代测序技术(Sanger测序技术)的单基因测序,NGS技术是一种基于并行测序的高通量测序技术,因其测序速度快、效率高,迅速被广泛应用于生命科学、医学、农业和环境等领域。
NGS技术的工作原理是:将DNA或RNA片段打断,加上指定引物扩增,并在大规模并行的反应中进行测序。
目前,NGS技术主要可以分为Illumina测序和Ion Torrent测序两种。
三、NGS技术在微生物群落中的应用NGS技术在生态学中的应用越来越广泛,其中在微生物群落多样性和组成分析方面得到了广泛的应用。
NGS技术在微生物群落分析中的优缺点如下:(1)优点高通量测序技术可以快速而准确地获取微生物群落的基因信息和代表性序列,尤其是对于那些难以被检测或难以被培养的微生物。
同时,NGS技术的高度并行性和灵活性可以在一个样本中同时检测多个微生物群落,有效提高了宏观微生物遗传学研究的效率和范围。
此外,NGS技术还可以识别微生物群落中的代谢和功能,这为微生物的分离和纯化提供了良好的材料基础。
(2)缺点与其他技术相比,NGS技术的成本更高,这也是目前阻碍其广泛应用的一个瓶颈。
微生物生态学研究的最新进展
微生物生态学研究的最新进展微生物是地球上最早出现的生命形式之一,直到现在仍然发挥着极其重要的作用。
微生物生态学是一个新兴的交叉学科,主要研究微生物在自然界中的分布、数量、相互作用和对环境的影响。
最近,随着新技术的出现和生物信息学的快速发展,微生物生态学的研究水平也得到了极大的提高。
1. 基于高通量测序的微生物多样性研究高通量测序技术的出现改变了微生物多样性研究的格局。
传统的微生物分类学是基于菌落形态、形态特征和生理生化特性进行的,现在通过高通量测序技术可以更准确全面地研究微生物的多样性。
同时,高通量测序技术还可以研究微生物的分布、组成和群落结构等方面,揭示微生物之间的相互作用和影响,以及微生物与环境之间的关系。
2. 微生物与宿主之间的相互作用微生物与宿主之间的相互作用是微生物生态学研究的重点之一。
人类肠道内的微生物群落是一个复杂的生态系统,它与人类的健康息息相关。
近年来,研究人员通过高通量测序技术揭示了肠道微生物群落的组成和变化,并研究了微生物与宿主之间的相互作用及其对健康的影响。
研究发现,微生物对免疫系统的调节、代谢能力的影响以及与许多疾病的关系等方面都有着重要作用。
3. 微生物与环境之间的相互作用微生物与环境之间的相互作用也是微生物生态学研究的重要内容。
微生物在土壤、水体、大气等自然环境中扮演着重要角色。
研究人员通过分子生态学和生物信息学方法研究微生物在不同环境中的分布、数量、组成和功能,为环境保护和生态恢复提供了理论依据。
4. 高效筛选微生物菌株的新技术微生物在生产、工业、医学等领域中也有着广泛的应用。
传统微生物菌株的筛选是一项耗时、费力的工作,新技术的出现带来了新的解决方案。
现在,通过基于高通量筛选技术的菌株筛选工作,不但缩短了筛选时间,而且对目标产品的性质也有了更好的把握。
同时,还可以通过基因工程技术和代谢工程技术对微生物进行优化和改造,进一步提高微生物在生产中的效益和价值。
5. 微生物生态学的重要性与未来发展随着各种新技术的不断涌现,微生物生态学研究的水平也在不断提升,这对于人类的健康、生产、环境保护等方面都有着重要作用。
基于高通量测序技术的微生物多样性及其应用
基于高通量测序技术的微生物多样性及其应用随着生物技术的发展,高通量测序技术(High-throughput sequencing technology,HTS)也逐渐成为了微生物多样性研究的主要手段之一。
利用HTS技术,我们可以快速、准确地获得不同生态系统中的微生物群落的基因组信息,并对微生物多样性进行深入研究。
本文将从HTS技术的基本原理出发,介绍其在微生物多样性研究中的应用及其在实际应用中的一些可能面临的问题。
一、 HTS技术的基本原理HTS技术是一种高效的DNA测序技术,通过将DNA片段斩断并随机连接到芯片上的DNA适配器中,使得大量DNA片段可以被高通量地并行测序。
这种技术可以用于测序单个DNA分子,实现单分子测序。
其中,目前最常用的技术包括Illumina、Roche/454、Ion Torrent和PacBio等。
而在微生物多样性分析中,较常用的是Illumina和Roche/454两种技术。
二、微生物多样性研究中的应用微生物群落是指生态系统中多种微生物种类和数量的总体,与生态系统健康、生态功能维持等密切相关。
而HTS技术具有灵敏度高、分辨率高、样本量大等特点,可以更好的检查分析生态系统微生物群落多样性,因此被广泛运用于微生物多样性研究。
1、微生物群落结构的分析遗传学分析可以通过对16S rRNA基因序列的测定来鉴定和区分细菌和古菌的存在和丰度。
这种分子操作方法可以提供群落中菌群的实际分类定序,而这种信息可用于鉴定与区分不同菌群,评估群落的复杂性及其动态变化,估算物种丰度等信息,以便分析和比较群落生态和功能的差异。
2、微生物与健康/疾病相关性的研究许多微生物均参与生物体的正常生理代谢和免疫系统的功能,与宿主的健康和疾病相关。
HTS技术可以用于检测和分析微生物群落的生态结构,如肠道菌群,它也已经被广泛应用于评估不同环境的微生物存在多样性及其对宿主健康的影响。
许多研究显示,肠道菌群的失衡和某些疾病的发生相关,比如自身免疫性疾病、溃疡性结肠炎和肥胖等。
微生物多样性的研究进展
微生物多样性的研究进展微生物是生态系统中最为丰富和多样化的生命形态之一,是维持生态系统健康运转的不可或缺的一部分。
其中包括了细菌、古细菌、真菌、原生动物等多种类型,它们在环境循环、物质转换、能量流动、生物资源利用等方面都有着重要的作用。
随着科学技术的不断进步,微生物多样性研究的内容和方法也在不断更新和完善。
其中,最为重要的进展主要表现在以下几个方面。
第一,新的高通量测序技术的应用。
近年来,基于DNA测序的高通量技术在微生物研究领域中得到广泛的应用,其应用范围也越来越广泛,包括多态性分析、群落结构和功能分析、基因功能研究等。
这些技术的应用使研究者可以更加深入地了解微生物群落的多样性和结构,有助于揭示微生物在生态系统中的作用和功能。
第二,微生物生态功能研究的深化。
随着微生物生态学的发展,微生物在生态系统中的作用和功能受到了越来越多的关注。
微生物的环境适应性和功能多样性使其在环境修复、土壤肥力调控、生物质转化等方面具有重要的应用潜力。
微生物生态学的研究进展使得我们能够更好地理解微生物与环境之间的相互作用,并寻找出更好地利用微生物资源的途径。
第三,微生物多样性与人类健康的关系研究。
因为微生物参与了人体的多个方面,从消化、免疫到神经系统等方面,因此,微生物多样性和人类健康的关系逐渐得到了重视。
研究表明,不同菌群在不同的人体器官中的平衡状态与人体健康密切相关。
通过研究微生物多样性与人体健康的关系,有助于人类更好地维护和改善自身健康。
第四,微生物资源的挖掘和利用。
除了对微生物多样性本身的研究外,研究者还开始探索如何更好地发掘和利用微生物资源。
这些资源包括了自然微生物、工业微生物和生物技术微生物等多种类型,其应用范围涉及到生物制药、食品安全、环境治理、产业发展等众多领域。
总之,微生物多样性的研究得到越来越多的关注和重视,相关研究成果也在持续涌现。
未来,在微生物多样性研究的道路上,我们需要不断拓展研究范围,深入挖掘其潜在价值,并将研究成果转化为技术和应用,促进人类社会的可持续发展。
基于高通量测序技术的微生物群落多样性及其变化规律研究
基于高通量测序技术的微生物群落多样性及其变化规律研究一、引言近年来,随着高通量测序技术的发展,对于微生物群落多样性及其变化规律的研究取得了重要进展。
本文将从测序技术的原理、微生物群落多样性的评估指标、微生物群落多样性的变化规律以及高通量测序技术在微生物群落研究中的应用等方面进行探讨。
二、高通量测序技术的原理高通量测序技术是指通过并行化测序平台,快速获取大量的序列信息。
目前主要包括Illumina、454 pyrosequencing和Ion Torrent 等技术。
其中,Illumina是最常用的高通量测序技术之一,通过将DNA片段连接到测序芯片上的碱基引物上,经过多轮扩增和测序反应,最终得到大量的测序数据。
三、微生物群落多样性的评估指标微生物群落多样性可以通过多种指标进行评估,常用的有Alpha多样性指数和Beta多样性指数。
Alpha多样性指数用于评估一个样本内微生物群落的多样性,包括丰富度指数(如Shannon指数、Simpson指数)和均匀性指数(如Pielou指数)。
而Beta多样性指数则用于比较不同样本之间的微生物群落差异,常用的方法有UniFrac距离和Bray-Curtis距离等。
四、微生物群落多样性的变化规律1. 横向比较:通过对不同地理位置、不同生态系统或不同宿主的微生物群落进行比较,可以揭示它们的多样性差异及其驱动因素。
例如,研究发现不同土壤样本中微生物群落的多样性与土壤pH值、温度等环境因子密切相关。
2. 纵向变化:随着时间的推移,微生物群落多样性可能会发生变化。
例如,研究表明在人体肠道微生物群落中,季节变化、饮食习惯等因素都可以影响微生物群落的多样性。
3. 干扰实验:通过对微生物群落进行人为干扰,可以研究不同干扰条件下微生物群落多样性的变化。
例如,在土壤中添加不同类型的农药,可以观察到微生物群落多样性的响应。
五、高通量测序技术在微生物群落研究中的应用1. 微生物分类学研究:高通量测序技术可以直接获取微生物群落的DNA序列信息,从而实现微生物分类学的研究。
基于测序的微生物多样性分析总结
基于测序的微生物多样性分析总结基于二代高通量测序的环境微生物多样性分析一般认为土壤、海洋、肠道等生态系统中的微生物数量繁多、种类多样。
传统的培养方法只限于对环境样品中极少部分(0.1%-1%)可培养的微生物类群的研究,而变性梯度凝胶电泳(DGGE)、克隆文库等常规的分子生物学方法也因操作复杂、成本高、痕量菌发现困难等因素无法达到深入分析环境微生物多样性的目的。
高通量测序技术的出现,极大的促进了对环境中不可培养微生物以及痕量菌的研究,为环境微生物多样性的研究开启了新的研究热潮。
微生物群落中物种的多样性依然是目前研究的重点。
对群落结构的研究,将有助于了解种群结构的稳定性,进而了解种群内物种间的相互依赖、相互制约的内在联系,为将来构建功能性种群服务。
鉴于微生物群落是一个多物种的集合体,其中高达95%以上的微生物物种无法分离也不能独立培养,拼装出每个独立个体的基因组现在也无法实现,细菌16S 或真菌ITS测序分析依然是现阶段微生物群落多样性和多态性分析的基石。
一、高通量测序背景介绍高通量测序技术,可以一次对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定,使得对PCR扩增产物直接进行序列测定成为可能。
极大的促进了对环境中不可培养微生物以及痕量菌的研究,为环境微生物多样性的研究开启了新的研究热潮。
目前高通量测序的主要平台代表有Illumina公司的Solexa基因组分析仪(Illumina Genome Analyzer)、罗氏公司(Roche)的454测序仪(Roch GS FLX sequencer)和ABI的SOLiD测序仪(ABI SOLiD sequencer)。
微生物多样性分析中,以Illumina 及454测序平台应用最为广泛。
二、工作流程1 PCR引物的设计2 PCR扩增条件摸索3琼脂糖凝胶电泳检测结果4 全部样品进行PCR5 PCR产物的凝胶回收及检测6 PCR产物精确定量(Qubit 2.0 )将纯化后的PCR产物采用微量荧光核酸定量仪进行精确定量(精确到0.1ng/ul)7. 将定量后混匀的DNA样本再次进行磁珠法纯化后,进行高通量测序三、可分析项目1)有效序列数据统计在测序实验中,通常采用多个样品平行测序的方法,即多个样品混合测序。
微生物群落的多样性和生态功能分析
微生物群落的多样性和生态功能分析近年来,微生物群落研究越来越受到科学家们的关注。
微生物群落是一种由微生物组成的生态系统,这些微生物生活在不同的环境中,如土壤、水体、大气等。
微生物群落的多样性对于维护生态系统的平衡和稳定性非常重要,因此,对于微生物群落的多样性和生态功能进行深入的研究具有极其重要的意义。
第一部分多样性分析微生物群落的多样性是指微生物群落中不同种类微生物的数量和种类多样性。
微生物群落的多样性分析主要包括两种方法:一种是基于定性的研究,主要是通过培养方法识别不同种类的微生物,然后在分类学上进行分类;另一种是基于定量的研究,主要是通过高通量测序技术对微生物群落进行基因组分析。
微生物群落的多样性分析通常采用多样性指数,例如Shannon指数、Simpson指数和Chao1指数等。
其中,Shannon指数和Simpson指数可以反映微生物群落中物种的多样性,而Chao1指数可以用于估算群落中未被捕获到的微生物物种数目。
这些指数可以为我们提供微生物群落多样性的全面评估。
多样性研究的结果表明,微生物群落的多样性与环境因素密切相关。
例如,土壤中的微生物群落多样性与土壤有机质含量、pH值、温度和湿度等环境因素密切相关。
水中的微生物群落多样性与水质和流速也有密切关系。
因此,通过对微生物群落的多样性进行分析,可以更好地理解微生物在生态系统中的作用和适应性。
第二部分生态功能分析微生物群落的生态功能研究主要是指微生物在生态系统中的作用和功能。
微生物在生态系统中具有多种作用和功能,包括有益的作用(如有助于分解有机物、提高农作物的营养价值等)和有害的作用(如致病菌引起的疾病等)。
生态功能的研究主要是通过微生物对环境的响应来进行分析。
例如,对于土壤中微生物群落生态功能的研究,可以通过分析微生物参与的生化反应、微生物体积和营养代谢等参数来评估其生态功能。
微生物群落的生态功能研究对于生态系统的维护和改善非常重要。
例如,通过对农业土壤微生物群落的生态功能研究,可以了解微生物在农业生态系统中的作用,有助于优化肥料使用和改进作物种植方式,从而提高农业生产效率。
微生物多样性(扩增子或16S rDNA测序)分析报告解析-α多样性分析
微生物多样性(扩增子/16S rDNA测序)分析报告内容解析——α多样性分析主要内容α多样性指数分析内容及意义1α多样性分析在论文中的描述201α多样性指数分析内容及意义a)群落生态学中研究微生物多样性,通过单样品的多样性分析(α[Alpha]多样性)可以反映微生物群落的丰度和多样性,包括一系列统计学分析指数估计环境群落的物种丰度和多样性。
b)α多样性指分析主要包括:①菌群丰度(Community richness)指数计算:Chao、Ace指数;②菌群多样性(Community diversity)指数计算:Shannon、Simpson指数。
——获得指数计算汇总表格。
c)α多样性可视化分析图(来源:指数分析汇总表):稀释性曲线(Rarefraction Curve);Shannon-Wiener曲线;Rank-Abundance曲线;Specaccum曲线02α多样性分析在论文中的描述a)稀释性曲线和Shannon-Wiener曲线结合使用:例如1:Shannon and Rarefaction analysis showed that,although new phylotypes can be obtained by additional sequencing,most of the gut microbial diversity in each sample was captured with the current sequencing depth.After rarefying the sequencing depth among all the samples using bootstrap (XX,XXX reads per sample),Shannon diversity index and rarefaction OTU estimates were calculated. There was no significant difference in the richness(as indicated by rarefaction OTU estimates)and diversity between Group A and Group B in this study.如有显著差异:while Group B significantly reduced both the richness and diversity of the microbiota(P<0.05OR Show in fig.)a)稀释性曲线和Shannon-Wiener曲线结合使用:例如2:The richness of oral bacterial communities in three oral habitats of periodontitis patients and the control cohort were estimated by rarefaction and Chao1,and diversity was estimated by Shannon diversity index and Simpson diversity.The shape of the rarefaction curves indicated new phylotypes would be expected with additional sequencing.However,the Shannon diversity index curves of all samples reached plateaus with the current sequencing,suggesting that most diversity had already been captured.b)Rank-abundance曲线:例如1:Rank-abundance curves reflect the fact that a few dominant phylotypes comprise the major proportion of the A communities whereas a more even community is seen in XXX.例如2:Bacterial communities were also similar in their structure, exhibiting comparable trends for both rank frequency and abundance across the soils sampledc)物种累积曲线:例如:According to the sample number and species OTUs,we calculated the species accumulation curve of all participants.In this study,the curve had reached a plateau,and the species had no more obvious increase as the sample number increased,which indicated that the sample volume in our study was relatively large enough to reflect the species richness.d)α多样性指数比较:例如:We compared theα-diversity of microbiota between XX and XX samples using the chao1,ACE,observed species,Shannon and Simpson index, and found that all five indexes showed significant difference(P=XXX,XXX, XXX,XXX,and XXX,respectively).The XXX samples had a significantly higherα-diversity.温馨提示:➢文章写作时,使用α多样性指数种类和方式,需根据文章表述需求进行选择,因此,α多样性指数的差异分析需根据提供的α多样指数汇总表自行完成。
微生物群落多样性测序与功能分析
微生物群落多样性测序与功能分析引言:微生物是指以细菌、真菌、原生动物和病毒为代表的微小生物体。
在全球范围内,微生物群落在地球生态系统中占据着举足轻重的地位。
对微生物群落多样性的研究可以深入了解微生物的种类、数量和相互作用,从而推动生物多样性保护、生态系统功能维持以及人类健康等方面的研究。
而微生物群落功能分析则能揭示微生物对环境的适应机制,以及其在生态系统中所扮演的重要角色。
一、微生物群落多样性测序技术微生物群落多样性测序技术是一种基于高通量测序平台的方法,通过从环境样品中提取微生物的DNA或RNA,并进行首段PCR扩增,得到从多个微生物样品中得到DNA或RNA片段文库。
随后,这些文库被测序,最终得到大量的序列数据。
常见的测序技术包括16SrRNA测序和宏基因组测序。
1.16SrRNA测序:16S rRNA是微生物细菌的共有基因,可以用来鉴定和分类微生物种群。
通过16S rRNA测序,可以获得微生物群落的结构信息,包括物种丰度和多样性。
这种测序技术通常使用Illumina MiSeq平台进行。
2.宏基因组测序:宏基因组测序是对整个微生物遗传物质进行测序,包括细菌、真菌、病毒等微生物。
宏基因组测序可以获取微生物群落的整体功能信息,如代谢途径、抗药性等。
这种测序技术常用的平台包括Illumina HiSeq和PacBio Sequel。
二、微生物群落功能分析1.通路预测:通路预测是基于宏基因组测序数据,通过比对已知代谢通路和功能基因数据库,推断微生物群落中微生物的代谢特点。
通路预测可以帮助我们了解微生物群落的能量代谢、有机物降解以及营养循环等功能。
2.基因注释:基因注释是根据微生物基因组测序的序列数据,通过比对到已知功能基因数据库,给出其功能注释。
基因注释可以帮助我们了解微生物群落中各个微生物的功能特点,如荧光蛋白基因、氮循环基因等。
三、微生物群落多样性与功能分析的应用1.生物多样性保护:2.生态系统功能维持:3.人类健康研究:微生物群落多样性与功能分析也对人类健康研究具有重要意义。
微生物群落多样性测序与功能分析(总结版)
微生物群落多样性测序与功能分析(总结版)微生物群落测序是指对微生物群体进行高通量测序,通过分析测序序列的构成分析特定环境中微生物群体的构成情况或基因的组成以及功能。
借助不同环境下微生物群落的构成差异分析我们可以分析微生物与环境因素或宿主之间的关系,寻找标志性菌群或特定功能的基因。
对微生物群落进行测序包括两类,一类是通过16s rDNA,18s rDNA,ITS区域进行扩增测序分析微生物的群体构成和多样性;还有一类是宏基因组测序,是不经过分离培养微生物,而对所有微生物DNA进行测序,从而分析微生物群落构成,基因构成,挖掘有应用价值的基因资源。
以16s rDNA扩增进行测序分析主要用于微生物群落多样性和构成的分析,目前的生物信息学分析也可以基于16s rDNA的测序对微生物群落的基因构成和代谢途径进行预测分析,大大拓展了我们对于环境微生物的微生态认知。
目前我们根据16s的测序数据可以将微生物群落分类到种(species)(一般只能对部分菌进行种的鉴定),甚至对亚种级别进行分析,几个概念:16S rDNA(或16S rRNA):16S rRNA 基因是编码原核生物核糖体小亚基的基因,长度约为1542bp,其分子大小适中,突变率小,是细菌系统分类学研究中最常用和最有用的标志。
16S rRNA基因序列包括9个可变区和10个保守区,保守区序列反映了物种间的亲缘关系,而可变区序列则能体现物种间的差异。
16S rRNA基因测序以细菌16S rRNA基因测序为主,核心是研究样品中的物种分类、物种丰度以及系统进化。
OTU:operational taxonomic units (OTUs)在微生物的免培养分析中经常用到,通过提取样品的总基因组DNA,利用16S rRNA或ITS的通用引物进行PCR 扩增,通过测序以后就可以分析样品中的微生物多样性,那怎么区分这些不同的序列呢,这个时候就需要引入operational taxonomic units,一般情况下,如果序列之间,比如不同的16S rRNA序列的相似性高于97%就可以把它定义为一个OTU,每个OTU对应于一个不同的16S rRNA序列,也就是每个OTU对应于一个不同的细菌(微生物)种。
基于测序的微生物多样性研究方法
基于测序的微生物多样性研究方法随着科学技术的发展,人们对微生物的重视越来越高。
微生物虽然微小,但是在自然界中却扮演着非常重要的角色。
微生物有着极高的多样性,不仅在地球上生存,也在生命演化中发挥着重要作用。
因此,对微生物的研究就显得尤为重要。
本篇文章将介绍一种基于测序的微生物多样性研究方法。
一、什么是测序?测序是指通过对DNA或RNA分子进行分析和测序,以获取分子序列的过程。
DNA测序技术是重要的基础生物技术之一,其应用涉及到基因结构和功能研究、新基因发现、分子鉴定、遗传疾病诊断等多个领域。
目前,测序技术的应用范围非常广泛,支持了生命科学和医学的发展。
二、什么是微生物多样性?微生物多样性是指微生物种类、数量、分布和生态功能等方面的多样性。
微生物多样性在维持生态平衡、构造生态系统、发酵生产、食品加工、环境修复等方面发挥着重要作用。
微生物多样性涉及到的微生物有细菌、真菌、病毒、古菌等。
此外,地球上16%的物种是细菌,超过50%的光合作用由细菌完成,这些都表明了微生物多样性所具有的重要性。
三、基于测序的微生物多样性研究方法1. 多样性分析平台针对微生物多样性的研究,全球范围内诞生了许多专业的多样性分析平台。
其中比较知名的有MG-RAST、QIIME、MOTHUR、STAMP等,这些平台可以帮助研究者处理测序数据,分析多样性信息,从而实现对微生物多样性进行深入研究。
2. 样品采集和DNA提取在进行微生物多样性分析前,需要对样品进行采集和DNA提取。
不同的环境会有不同类型的微生物群落,样品采集的过程需要考虑到物种丰度、种群结构的梳理以及重复性。
该步骤的成功与否会直接影响到后续的测序分析。
3. 基因扩增和高通量测序利用PCR进行基因扩增是测序的前置步骤。
通常使用16S rRNA和18S rRNA作为微生物标志基因进行扩增和测序。
在高通量测序技术的基础上,研究者可以对大量的样品进行分析。
通过基因扩增和高通量测序技术,可以取得丰富的微生物多样性数据。
微生物环境基因丰度的多样性分析研究
微生物环境基因丰度的多样性分析研究微生物环境是指人类、动植物、环境中的微生物所构成的生态系统,其中微生物种类多种多样,且在不同环境下存在着不同的基因丰度。
对微生物环境基因丰度的多样性分析研究可以帮助人们更好地理解微生物群落结构和生态功能,从而有助于开发新型微生物资源和保护生态环境。
一、微生物基因丰度的多样性分析技术目前微生物基因丰度的多样性分析主要基于高通量测序技术,如16S rRNA基因测序、完全基因组测序和真核生物转录组测序等。
其中16S rRNA基因测序以其高度保守和广泛分布等特点被广泛应用于微生物群落的构建和比较分析中。
二、微生物基因丰度的多样性分析在环境管理中的应用微生物环境基因丰度的多样性分析在环境管理中的应用十分广泛。
例如,利用这种分析技术,人们可以针对某些病原微生物进行快速鉴定和分类,从而有效预防和控制疾病的传播。
此外,微生物基因丰度的多样性分析还可以用于评价土壤中微生物的生态效应、分析水体中的污染源等,是环境管理的重要工具。
三、微生物群落结构与生态功能的关系微生物群落是由不同种类的微生物组成的,不同微生物的存在和丰度直接影响着微生物群落的结构和生态功能。
例如,某些微生物通过协同作用可以形成一定的生态功能,如生物降解、氮循环和有机物利用等,而某些微生物的过度繁殖则会导致不良后果,如土地沙漠化和水体富营养化等。
四、微生物环境基因丰度的多样性分析在微生物资源开发中的应用微生物资源开发是在微生物群落结构的基础上进行的,微生物环境基因丰度的多样性分析可以帮助人们更好地了解不同微生物之间相互作用的方式,从而有助于发现新型微生物资源并实现其有效利用。
例如,一些具有较高生理代谢活性的微生物已经被用于代替传统合成方法进行抗生素和生物肥料等的开发。
综上,微生物环境基因丰度的多样性分析是微生物生态系统、环境管理和微生物资源开发中必不可少的工具和技术。
它不仅可以帮助人们更好地把握微生物群落的结构和生态特征,还可以促进微生物资源的开发和保护生态环境。
微生物多样性报告解读内容
微生物多样性报告解读内容引言微生物是指那些肉眼无法直接看到的微小生物,包括细菌、真菌、病毒等。
它们广泛存在于地球上的各个环境中,对维持生态平衡和人类健康发挥着重要作用。
微生物多样性报告是通过对某一环境中微生物群落的分析,得出其组成、种类丰富度和相对丰度等信息,从而进一步了解该环境微生物群落的生态学特性。
本文将对一份微生物多样性报告进行解读。
方法本报告采用16S rRNA基因高通量测序技术,通过测定不同样品中微生物的rRNA基因,得出各个微生物的相对丰度,并进行生物信息学分析。
结果1.样品基本信息该报告涵盖了来自四个不同地点的土壤样品,具体信息如下:- 样品编号:A001、A002、A003、A004- 采样地点:城市公园、农田、森林、河流岸边- 采样日期:2022年1月- 样品性质:土壤样品- 样品处理:冷冻保存2.微生物丰度和组成通过测序和分析,得到了每个样品中微生物的相对丰度和组成。
下图展示了各个样品中最主要的微生物谱图:![微生物谱图](microbial_spectrum.png)如图所示,样品A001和A004中细菌的相对丰度较高,而样品A002和A003中真菌的相对丰度较高。
根据这些结果可以初步推测,不同地点的土壤微生物群落的组成存在差异。
3.微生物多样性指数为了了解各个样品的微生物多样性,本报告计算了丰富度指数、均匀度指数和Shannon多样性指数。
下表是各个样品的指数结果:样品编号丰富度指数均匀度指数Shannon多样性指数-A001 9.5 0.85 3.67A002 8.2 0.92 3.25A003 7.6 0.88 3.12A004 8.9 0.82 3.45从表中可以看出,样品A001具有最高的丰富度指数,表示该样品微生物种类最为丰富。
而样品A003具有最低的均匀度指数,说明该样品中微生物群落的结构较不均衡。
Shannon多样性指数综合考虑了种类和相对丰度,较高的指数表示样品中微生物群落的多样性程度较高。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
基于二代高通量测序的环境微生物多样性分析一般认为土壤、海洋、肠道等生态系统中的微生物数量繁多、种类多样。
传统的培养方法只限于对环境样品中极少部分(0.1%-1%)可培养的微生物类群的研究,而变性梯度凝胶电泳(DGGE)、克隆文库等常规的分子生物学方法也因操作复杂、成本高、痕量菌发现困难等因素无法达到深入分析环境微生物多样性的目的。
高通量测序技术的出现,极大的促进了对环境中不可培养微生物以及痕量菌的研究,为环境微生物多样性的研究开启了新的研究热潮。
微生物群落中物种的多样性依然是目前研究的重点。
对群落结构的研究,将有助于了解种群结构的稳定性,进而了解种群内物种间的相互依赖、相互制约的内在联系,为将来构建功能性种群服务。
鉴于微生物群落是一个多物种的集合体,其中高达95%以上的微生物物种无法分离也不能独立培养,拼装出每个独立个体的基因组现在也无法实现,细菌16S或真菌ITS测序分析依然是现阶段微生物群落多样性和多态性分析的基石。
一、高通量测序背景介绍高通量测序技术,可以一次对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定,使得对PCR扩增产物直接进行序列测定成为可能。
极大的促进了对环境中不可培养微生物以及痕量菌的研究,为环境微生物多样性的研究开启了新的研究热潮。
目前高通量测序的主要平台代表有Illumina公司的Solexa基因组分析仪(Illumina Genome Analyzer)、罗氏公司(Roche)的454 测序仪(Roch GS FLX sequenee)和ABI的SOLiD测序仪(ABI SOLiD sequencer)。
微生物多样性分析中,以Illumina 及454测序平台应用最为广泛。
二、工作流程1 PCR引物的设计2 PCR扩增条件摸索3琼脂糖凝胶电泳检测结果4全部样品进行PCR5 PCR产物的凝胶回收及检测6 PCR产物精确定量(Qubit 2.0)将纯化后的PCR 产物采用微量荧光核酸定量仪进行精确定量(精确到0.1ng/ul)7. 将定量后混匀的DNA 样本再次进行磁珠法纯化后,进行高通量测序三、可分析项目1)有效序列数据统计在测序实验中,通常采用多个样品平行测序的方法,即多个样品混合测序。
为了能区分样品,各样品中的序列均引入了一段标示其样本来源信息的barcode标签序列。
若所测序列中不含有barcode 标签序列,则无法确定其样本来源,进而导致后续生物信息错误或意义不明。
因此,仅当原始序列中含有完整的barcode 标签序列时,该条序列才被认可为有效序列。
2)优化序列数据统计通常情况下,有效序列可以直接用于后续生物信息学分析。
在实验过程中,测序产物可能含有非特异性扩增片段,利用特异性引物信息可以将其去除;序列中可能含有模糊碱基(ambiguous)>单碱基高重复区(homologous )以,长度过短的序列(序列长度小于200bp),及PCR过程中产生的一些嵌合体,将这些序列纳入分析范围会降低分析质量,因此修剪、去除(trim )此部分序列,可得到供精准分析的优化序列。
在数据去除(trim )时,把maxambig=0, axhomop=8,maxlength=200,及其嵌合体序列去掉,并对数据进行统计,得到优化序列的百分率。
3)OTU 生成根据序列的相似性,将序列归为多个OTU (操作分类单元),以便后续分析。
OTU (Operational Taxonomic UnitS)是在系统发生学研究或群体遗传学研究中,为了便于进行分析,人为给某一个分类单元(品系,种,属,分组等)设置的同一标志。
在生物信息分析中,一般来说,测序得到的每一条序列来自一个菌。
要了解一个样品测序结果中的菌种、菌属等数目信息,就需要对序列进行归类操作(cluster)0通过归类操作,将序列按照彼此的相似性分归为许多小组,一个小组就是一个OTU。
根据客户指定的相似度(96%、97%或者98%),对所有序列进行OTU 划分并进行生物信息统计分析。
OTU 分析主要步骤(1)提取非重复序列,碱基完全一致序列为重复序列;⑵与silva库中的aligned(16S/18S, SSU核糖体序列比对;(3) Chimeric 序列检测与去除(4) 距离计算与OTU 聚类。
4) 多样性分析 ( Alpha-diversity)计算菌群丰度(Community richnesS)的指数有:(1)Chao:是用chaol算法估计群落中含OTU数目的指数,chaol在生态学中常用来估计物种总数,由Chao (1984) 最早提出。
(2)Ace:用来估计群落中含有OTU数目的指数,由Chao提出,是生态学中估计物种总数的常用指数之一,与Chao I 的算法不同。
计算菌群多样性(Community diversity)的指数有:(1)Simpson:用来估算样品中微生物的多样性指数之一,由Edward Hugh Simpson (1949) 提出,在生态学中常用来定量的描述一个区域的生物多样性。
Simpson 指数值越大,说明群落多样性越低。
(2)Shannon用来估算样品中微生物的多样性指数之一。
它与Simpson多样性指数均为常用的反映alpha多样性的指数。
Sha nnon值越大,说明群落多样性越高。
测序深度指数有:Coverage是指各样品文库的覆盖率,其数值越高,则样本中序列没有被测出的概率越低。
该指数实际反映了本次测序结果是否代表样本的真实情况。
使用软件:mothur及BioLinker自编程序。
5) 稀释性曲线( Rarefaction curve)稀释性曲线:一般是从样本中随机抽取一定数量的个体,统计出这些个体所代表物种数目,并以个体数与物种数来构建曲线。
它可以用来比较测序数量不同的样本物种的丰富度,也可以用来说明样本的取样大小是否合理。
分析采用对优化序列进行随机抽样的方法,以抽到的序列数与它们所能代表OTU 的数目构建稀释性曲线。
稀释性曲线图中,当曲线趋向平坦时,说明取样的数量合理,更多的取样只会产生少量新的OTU,反之则表明继续取样还可能产生较多新的OTU。
因此,通过作稀释性曲线,可以得出样品的取样深度情况。
稀释性曲线分析结果默认是在97%相似性水平下划分OUT 并制作各样品的稀疏曲线。
6) 分类学分析( Taxonomy)在之前的分析步骤中,已经将序列按照其自身的碱基组成的相似性,分归到各OTU中。
在进行分类学分析时,首先,将每一条优质序列都与SILVA (最新版)数据库进行比对,找出其最相近且可信度达80%以上的种属信息。
之后,将每一个OTU 中的所有序列进行类比,找出同一OTU 中的不同序列的最近祖先的种属信息。
最后,将得到的结果记录在表格文件中。
这样做,可以在保留最可能多的信息量的情况下,确保得出信息的准确性。
7)样本间比较各样品群落结构分析柱状图或者饼状图在某一分类地位上根据各样品中的微生物组成绘制饼图或者柱状图。
8)全样品相似度分析树状图比较多个样品中OTU 组成的差异及各OTU 中含有序列的丰度,计算这些样品的相似性,并绘制相似性图谱。
9)样品OTU 分布比较-VENN 图统计多个样品中所共有的OTU 数目可以反映环境样品的相似性及重叠情况。
10) Heatmap 热图分析Heatmap 可以用颜色变化来反映二维矩阵或表格中的数据信息,它可以直观地将数据值的大小以定义的颜色深浅表示出来。
常根据需要将数据进行聚类,将聚类后的数据表示在heatmap的相似性和差异性。
如在属水平上对样品和OTU类型(样品所含菌属)进行聚类(依据是不同样品中各OTU 所含序列数越相近,即所含菌属数量越相近,样品间相似性越高),对聚类后各样品中不同OTU (不同菌属)所含序列的丰度作heatmap 图,能够反映出在菌属水平上各样品菌落结构的相似性和差异性。
将指定种属水平上的分类信息分别按照样品和分类进行聚类后作出Heatmap 图,能够反映出所有样品在各分类水平上表现的相似性或者差异性。
11)组间显著性差异分析(metastats分析)分析多个样品时,如果这些样品分属于两个组,则可以进行Metastats分析。
该分析通过对比两组条件下的多个样品,找出两组中具有显著差异的微生物类型。
结果如下表所示:12) PCA 分析(Principal Component Analysis)PCA 分析,即主成分分析,是一种对数据进行简化分析的技术,这种方法可以有效的找出数据中最“主要”的元素和结构,去除噪音和冗余,将原有的复杂数据降维,揭示隐藏在复杂数据背后的简单结构。
它的优点是简单,而且无参数限制,可以方便的应用于各个场合。
我们可以用PCA 来分析不同样品OTU 组成的差异,通过方差分解,将多组数据的差异反映在二维坐标图上,坐标轴取能够最大反映方差值的两个特征值。
如样品组成越相似,反映在PCA 图中的距离越近。
不同环境间的样品可能表现出分散分布。
PCA 分析可以用来反映不同样品中微生物群落组成的相似性以及影响微生物多样性的主要因素,一般情况下是用来对假设进行验证。
如PCA 可以用来做以下分析:确定环境中的样品是否具有显著不同的微生物群落。
将环境间的差异以图的形式表现出来等。
13) RDA 分析利用冗余分析( RDA )可以反映在OTU 的水平或者某生物学分类水平上各样品中菌群与环境因子之间关系。
14) UniFrac 分析选取一个组的多个样品或者不同组的样品,进行Weighted unifrac PCoA分析或者unweighted unifrac PCoA分析,可以在OTU的水平上反映各样品间或者不同组间微生物群落结构的差异。
15) 进化树分析挑选各样品丰度》0.1%的OUT的代表序列,构建系统发育树。
16) 微生物种类分级进化树分析精品文档以样本所得genus菌种信息为源数据,对其进行微生物的分级进化树分析,图中不同的颜色对应不同的样本,饼图的面积代表序列数目的多少,最后一个级别的饼图代表每个genus水平的序列数目,前一个级别饼图的大小为后面相应物种信息序列数目的汇总,所以级别越高,饼图的面积就会越大。