微生物群落结构分析

期的根际与根外土壤环境有明
显差异； 3. 品系效应在生长期对根际微生 物较成熟期和衰亡期明显； 4. 根据根际微生物可将6个不同 品系样品聚为2组，与基于马 铃薯块茎淀粉含量的分组结果 一致。
2. 提取土壤DNA，进行16S
rDNA的V3V4区扩增测序； 3. 比较不同品系生长时期，不 同品系对根际与非根际土壤 微生物多样性差异。
Research strategy
Operating & Result
Metagenomics
Metagenomics
Tradition
Culture-based methods
Non-Culture-based methods Modern Environment(soil,seawater, extreme Comprehensive analysis of organisms’
材料背景 研究思路
Result & discussion Inceoglu, O., W. A. Al-Soud, et al. "Comparative analysis of bacterial communities in a potato field as determined by pyrosequencing." PLoS One 6(8): e23321.
R: http://www.R-project.org
Mothur: http://www.mothur.org/
Qiime: http://www.qiime.org Pintail: http://www.bioinformatics-toolkit.org/Pintail/ Bellerophon: http://comp-bio.anu.edu.au/bellerophon/bellerophon.pl Others: DOTUR, Chimera_Check.
16S rDNA analysis
左图：目水平机械通风的室内、自然通风的室内和室外
右图：三种不同环境中的病原菌序列
16S rDNA analysis
ITS
ITS：Internal Transcribed Spacer， medium conserved sequence and the range of length form 650 to 750 bp.
16S rDNA analysis
右图：发主要的四个门（放线菌门、 alpha变形菌、gamma变形菌、beta变形 菌门）在成长期、开花期、转基因栽培种 根际土壤、非根际土壤的丰度差异
左图：不同时期样品在门/纲水平上物种组成差异
16S rDNA analysis
1. 室外空气中微生物群落的多样性比
Hiseq 2000, 100PE
Species Composition
Species Abundance
16S rDNA analysis
16S rDNA analysis
Figure 1 Analysis of the composition of bacterial communities in Drosophila species. (a) Prevalence of 5 bacterial taxa in 21 Drosophila strains. (b) Abundance of bacterial phyla in pyrosequence analyses. (c) Abundance of dominant species in Drosophila species set-1 based on 97% similarity OTU assignments. (d) Abundance of dominant species in Drosophila species set-2 based on 97% similarity OTU assignments.
environments,the gut etc.)
Diversity
genetic material. >99% uncultured Unbiased
Metagenomics
16s rRNA
ITS/18S rDNA
Metagenome
Meta
Meta-transcriptome
Metavirus
16S rDNA analysis
1. 马铃薯种植区土壤以放线菌纲
1. 取6个马铃薯品系，3个发
育阶段（生长期、成熟期、 衰亡期）的根际与非根际土 通过16S V4区的高 通量测序对不同品系 ，不同发育阶段的马 铃薯根际土壤与非根 际土壤的微生物群落 多样性。 壤，共20份样品；
、α-变形菌纲及一未知微生物 类群为主要优势菌； 2. PCA分析结果表明不同生长时
NTS
rDNA-repeat
NTS
rDNA-repeat
ETS1
18S rDNA
ITS1
5.8S rDNA
ITS2
28S rDNA
ETS2
ITS
ITS analysis
CloVR-ITS: Automated internal transcribedBaidu Nhomakorabeaamplicon sequence analysis pipeline for thespacer characterization of fungal microbiota. Microbiome. 2013
Outline
Background
Research strategy
Operating & Result
16S rDNA
454 ，400bp， V4 V6 454 ，400bp，V3 V5 454 ，400bp， V1 V3
V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9
Hiseq 2000, 150PE
Data processing
01.trim.seq
02.unique 03.align
04….. 05…..
Data processing
Mothur 处理数据中常用命令介绍
Advanced analysis
1. 微生物组学研究趋势与方法 2. 单菌的序列组装和功能分析---DNA水平 3. 单菌转录组和小RNA分析---RNA水平 4. 微生物群体项目分析
Research strategy
16s rDNA/ITS
Taxonomic Classification
PCR & Sequencing
Species Composition & Abundance
Data processing
Comparative Analysis
Human Microbiome Project
Database
16S database
Ribosomal Database Project (RDP) greengenes SILVA rRNA database
ITS database
UNITE database
ITS2 database
Data format
454 file: sff
1. 微生物组学研究趋势与方法 2. 单菌的序列组装和功能分析---DNA水平 3. 单菌转录组和小RNA分析---RNA水平 4. 微生物群体项目分析
5. 微生物群落结构分析
6. 微生物群落结构和功能分析 7. 分享微生物相关经典案例、精品文章和项目设计经验
微生物群落结构分析
Outline
Background
How to achieve data processing？
Actual Operation
Outline
Background
Research strategy
Actual Operation
Tools
EstimateS: http://viceroy.eeb.uconn.edu/estimates
5. 微生物群落结构分析
6. 微生物群落结构和功能分析 7. 分享微生物相关经典案例、精品文章和项目设计经验
Data format
Fasta
Names
Example
/share/home/TEACHER/Demo/20130716/16S/Bin/mothur_v.1.25.0/mot hur/mothur "#trim.seqs(fasta=../0.Data/Denoise.fasta,name=../0.Data/Denoise.na mes,oligos=../0.Data/BarcodePrimer.oligos,pdiffs=2,bdiffs=1,maxam big=0,maxhomop=8,minlength=200,maxlength=1000,processors=8)"
气流速、相对湿度和温度）和微生
物群落的多样性和组成有关。病原 菌的丰度在室内比室外高，空气流 速低和相对湿度低的室内病原菌的 丰度较高。
3. 不同样品间的差异分析
研究思路
结果讨论
Kembel, S. W., E. Jones, et al. "Architectural design influences the diversity and structure of the built environment microbiome." ISME J 6(8): 1469-79.
室内高，自然通风比机械通风的高 ； 1. 记录取样时的条件：空 气温度、相对湿度、绝 对湿度和空气流速； 2. 室内空气微生物群落中存在一些室 外没有或者很少的微生物分类，这 些分类和人类潜在的病原菌相关； 3. 建筑的特征（特别是通风方式、空
室外、机械通风和自 然通风的室内空气。 材料背景
2. 对提取的样品进行16S rDNA分析物种组成和 丰度；