宏基因組測序
宏基因組/宏轉錄組測序
【添加時(shí)間:2016-09-20 14:30:31】【來(lái)源:】【作者:dggadmin】
    宏基因組學(xué)這一概念最早是在1998年由威斯康辛大學(xué)植物病理學(xué)部門(mén)的Jo Handelsman等提出的,是源于將來(lái)自環(huán)境中基因集可以在某種程度上當成一個(gè)單個(gè)基因組研究分析的想法,而宏的英文是“meta-”,具有更高層組織結構和動(dòng)態(tài)變化的含義。后來(lái)加州伯克利分校的Kevin Chen和Lior Pachter將宏基因組定義為“應用現代基因組學(xué)的技術(shù)直接研究自然狀態(tài)下的微生物的有機群落,而不需要在實(shí)驗室中分離單一的菌株”的科學(xué)。
   宏基因組學(xué)研究的對象是特定環(huán)境中的總DNA,不是某特定的微生物或其細胞中的總DNA,不需要對微生物進(jìn)行分離培養和純化,這對我們認識和利用未培養微生物提供了一條新的途徑。
   宏基因組測序無(wú)需PCR擴增,其實(shí)驗流程見(jiàn)下圖:
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圖1 宏基因組/宏轉錄組實(shí)驗流程

 
   宏基因組數據的標準分析流程通常包括質(zhì)量控制、rRNA識別、序列組裝 (assembly)、基因預測 (gene calling)、基因注釋 (功能和生物來(lái)源的annotation) 等步驟(如下圖)。其個(gè)性化分析多種多樣,例如多樣性分析(PCoA、NMDS等排序分析、PerMANOVA/Anosim分析)、LEfSE分析、與環(huán)境因子的關(guān)聯(lián)分析 (Mantel test、方差分解分析VPA等)、網(wǎng)絡(luò )分析,等等。

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圖2 宏基因組/宏轉錄組生物信息分析流程
 
  宏基因組生物信息分析結果示例如下:
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圖3 用柱狀圖呈現不同處理之間功能類(lèi)別(SEED subsystems功能庫Level 1 水平)的豐度差異(Fierer et al. PNAS 2012)
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圖4 用PCoA圖呈現微生物群落(a. 16S rRNA)與功能(b. 宏基因組)在beta多樣性上的差異(Fierer et al. PNAS 2012)

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圖5 比較不同處理(非根際土與根際土)之間的微生物功能網(wǎng)絡(luò )(Menders et al. ISME J 2014)
圖中藍色節點(diǎn)表示功能,紅色節點(diǎn)為細菌門(mén),連線(xiàn)表示兩節點(diǎn)之間存在顯著(zhù)相關(guān)。

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