检测菌群的测序方法主要有以下几种:
16S rRNA 基因测序
原理:16S rRNA 基因是细菌染色体上编码 rRNA 相对应的 DNA 序列,存在于所有细菌的基因组中。该基因序列包含保守区和可变区,保守区反映了生物物种间的亲缘关系,可变区则体现了物种间的差异,通过对 16S rRNA 基因可变区进行测序,可分析菌群的种类和丰度。
操作流程:首先提取菌群的总 DNA,然后以总 DNA 为模板,用通用引物对 16S rRNA 基因的可变区进行 PCR 扩增,扩增产物经过纯化后进行测序,最后将测序结果与数据库进行比对,分析菌群的组成和结构。
应用场景:常用于肠道、口腔、皮肤等人体微生物群落的研究,以及环境微生物群落的分析,如土壤、水体等环境中微生物多样性的研究。
宏基因组测序
原理:直接从环境样本中提取所有微生物的基因组 DNA,构建宏基因组文库,然后对文库中的 DNA 片段进行测序,无需对微生物进行分离培养,可全面地分析菌群中所有微生物的基因信息,包括可培养和不可培养的微生物。
操作流程:提取环境样本中的总 DNA,将 DNA 片段化并构建文库,利用高通量测序技术对文库进行测序,得到大量的短序列 reads。对这些 reads 进行拼接、组装,得到较长的 contigs 和 scaffolds,再通过与数据库比对进行基因注释和功能分析,从而了解菌群的物种组成、基因功能以及代谢途径等信息。
应用场景:广泛应用于研究复杂微生物群落的功能潜力、发现新的基因和代谢途径,以及探索微生物与环境、宿主之间的相互作用等方面。例如,在医学领域可用于研究肠道菌群与疾病的关系;在环境科学领域可用于分析土壤、海洋等环境中微生物对污染物的降解作用等。
ITS 测序
原理:ITS(Internal Transcribed Spacer)是核糖体 RNA 基因中的一段非编码区域,包括 ITS1 和 ITS2 两个区域,位于 18S、5.8S 和 28S rRNA 基因之间。在真菌等微生物中,ITS 区域的序列具有较高的变异性,而在种内相对保守,可作为真菌分类和鉴定的分子标记。通过对 ITS 区域进行测序和分析,可以区分不同种类的真菌,了解菌群中真菌的多样性和组成。
操作流程:提取菌群中的总 DNA,以其为模板,使用针对 ITS 区域的特异性引物进行 PCR 扩增,将扩增产物进行测序,将测序结果与专门的真菌 ITS 数据库进行比对,从而确定菌群中真菌的种类和相对丰度。
应用场景:主要用于研究真菌群落结构和多样性,在医学上可用于诊断真菌感染性疾病,在农业领域可用于研究植物根际真菌群落与植物健康的关系,在食品行业可用于检测食品中的真菌污染等。
评论列表