前 言 由于微生物多样性的研究已经普遍被人们所涉及,但是对于一些基础理论却并不是特别了解,今天小编带大家一起走进微生物多样性的那些事。
“微生物组”(Microbiome)是指由多种微生物群居在一起形成的生态群落,从人和动物的肠道,到植物、土壤、海洋等等,它们都无处不在,推动着地球物质循环,影响着人体、动物体乃至整个地球生物圈的健康。所以,地球上的各种变化可能都和微生物息息相关,污水处理、气候变暖、环境污染、腐蚀、疾病、人和动物的健康等等的背后都有微生物参与其中。
在地球的各生境中,微生物表现出了极大的多样性。然而由于纯培养的限制,大部分微生物尚未得到了解,据数据显示各生境中只有1%的微生物可以纯培养,99%的微生物在现有的实验条件和技术下无法纯培养。 近年来,得益于高通量技术的发展和成本的低廉化,使得微生物多样性的研究走入了更多学科的领域,纯培养无法实现的研究在今天得以实现,微生物和环境、资源、人类健康、动植物健康养殖等的高通量研究可以方便快速的指引着所有科研工作者,为他们带来了前所未有的理论支撑和现实意义。 微生物多样性的研究主要是通过对16S /18S / ITS这些扩增子进行建库测序,进而研究环境或组织中微生物的多样性及群落组成差异,它主要通过对特定长度的PCR产物进行测序分析来达到的。想必特定长度片段的PCR产物的建库大家比较了解了,下面就说一下测序怎么去选择测序平台。
高通量测序研究微生物多样性目前市面上主要的测序平台有:Roche454、IlluminaHiseq 2500、4000以及Miseq平台等。Hiseq平台读长较短,454相对Miseq平台测序深度相对较低,并且454已经停产,所以目前常被人们所使用的是Miseq平台。Miseq平台读长双端合并450–550bp,测序通量可达15Gb,并且测序准确率高。 下面就主要讲解一下16S/ 18S / ITS这些扩增子测序: 核糖体RNA即 rRNA,占RNA总量的82%左右。核糖体RNA编码的DNA序列中既有保守区又有可变区,保守序列区域反映了生物物种间的亲缘关系,而高变序列区则体现物种间的差异。 1. 16SrDNA测序:16SrDNA为编码原核生物核糖体小亚基rRNA的DNA序列,具有10个保守区和9个高变区,其中保守区在细菌间差异不大,高变区具有属或种的特异性,对16SrDNA某个高变区进行测序,用于研究微生物中细菌或古菌的群落多样性。
2. 18SrDNA测序:16SrDNA为编码真核生物核糖体小亚基rRNA的DNA序列。对18SrDNA某个高变区进行测序,用于研究样本中真核微生物群落结构多样性。18SrDNA序列图略,它和16S很像,比16S稍长并且多一些臂和环结构,两者空间结构十分相似,在核糖体中起到的作用也基本相同。 3. ITS测序:ITS分为两个区域:ITS1和ITS2,ITS1位于真核生物rDNA序列18S和5.8S之间,ITS2位于真核生物rDNA序列5.8S和28S之间。对于ITS1或ITS2进行测序,用于研究微生物中真菌群落多样性。所以,对于研究真菌多样性的研究者既可以选择18S也可以选择ITS进行扩增子测序,均可达到目的。 另外,很多人认为宏基因组和扩增子测序的技术是一样的,这样的认识是不完全的,宏基因组测序是对样品DNA进行片段化来建库的,而不是针对某一区域进行建库测序的,所以它们有着本质的区别,拿到的信息也是存在着千差万别,但是有一点是一样的就是它们都可以对微生物群落组成和相对定量进项研究。 最后,小编给大家带来微生物多样性研究的建议扩增引物,希望对大家有所帮助 END |
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