宏基因组测序分析-基迪奥生物

宏基因组测序是一种利用高通量测序技术完成微生物群落所有物种基因组的检测和功能分析的方法。宏基因组测序技术无需微生物的分离纯化培养，能够快速有效地获得整个微生物群落的基因信息，可以更加深入地对群落结构、物种分类、系统进化、基因功能及代谢网络等方面进行研究。

应用领域

1、群落微生物物种分类

2、群落功能分析

3、未知物种鉴定

技术路线

分析内容

标准信息分析

1. 测序质量评估与数据过滤

2. 过滤宿主数据（若有宿主）

3. 宏基因组组装

4. 组装结果统计与评估

5. 物种注释及物种丰度统计

物种分布堆叠图

物种分布circos图

物种分布热图

6. 基因预测

7. 基因丰度分析

8. Core-pan曲线分析

9. 基因数据库功能注释

KEGG、eggNOG、CAZy、PHI、CARD、VFDB

10. 基因功能丰度热图、柱形图、circos图

11. 多样品间比较分析（基于各物种分类、功能分类）

a) 组间比较韦恩图

b) 组间比较upset图

c) 样本关系热图

d) UPGMA聚类树分析

e) PCA分析

f) PCoA分析

g) NMDS分析

h) Adonis检验

i) Anosim检验

12.差异分析（基于各物种分类、功能分类）

a) Welch’s T-test组间差异分析

b) Anova组间差异分析

c) 物种富集三元图

e) Metastates分析

f) Lefse分析

定制化信息分析

1. binning分析

2. CAG分析

3. 肠型分析

4. SEM结构方程分析

样品要求/项目周期

请咨询当地销售或拨打电话：020-84889324、020-84889314了解详情。

参考文献

[1] Zhu CM, Zhang JY, Guan R, et al. Alternate succession of aggregate-forming cyanobacterial genera correlated with their attached bacteria by co-pathways. Sci Total Environ. 2019;688:867‐879. doi:10.1016/j.scitotenv.2019.06.150

[2] Liang J, Mao G, Yin X, et al. Identification and quantification of bacterial genomes carrying antibiotic resistance genes and virulence factor genes for aquatic microbiological risk assessment. Water Res. 2020;168:115160. doi:10.1016/j.watres.2019.115160

Q1：宏基因组测序是否需要生物学重复？

A：可以不设置重复，但是这类型的文章一般有其他分析加以辅助（例如扩增子测序分析）。如果只是单纯做宏基因组研究，建议设重复，因为微生物的组成波动性比较大。

Q2：宏基因组binning的分析什么样本都能做吗？有什么要求？

A：数据量大比较好。20G以上的数据量即可进行。

Q3：怎么从宏基因组的结果中找到关注的目标功能基因？

A：可以根据关注的目的针对不同的数据库来筛选目标基因。例如：如果关注致病性相关基因，可以优先查看CARD（Comprehensive Antibiotic Resistance Database）综合抗生素耐药性数据库、VFDB（Virulence Factors of Pathogenic Bacteria）毒力因子数据库、PHI-base（Pathogen Host Interactions）病原宿主互作数据库的注释结果。

宏基因组+代谢组解码有机负荷率和消化物回流对厨房垃圾干式厌氧消化中抗生素和抗生素抗性基因发生规律的影响

合作单位：集美大学

发表期刊：Water Research

目的：探究有机负荷率（OLR）和消化液回流对厨房垃圾干式厌氧消化过程中抗生素和抗生素抗性基因（ARG）发生模式的影响，以及ARG传播的机制。

取材：使用120L水平推流式厌氧反应器，温度控制在39.0±1.0℃，搅拌速率为0.3rpm。使用厨房垃圾和花园垃圾作为发酵底物，并添加少量花园垃圾以维持进料总固体含量约为30%。实验分为四个阶段，分别控制不同的有机负荷率（OLR）和消化物回流比：P1（接种启动阶段）：不控制OLR，时间为11天。P2（OLR逐步提升阶段）：从2.0g·VS/L·d逐步提升到6.0g·VS/L·d，时间为91天。其中，第89-103天系统发生酸化，OLR提升停止。P3（停止进料阶段）：停止进料12天，以缓解反应器中挥发性脂肪酸的积累。P4（OLR提升并回流消化物阶段）：通过回流消化物的方式提升OLR，从5.0g·VS/L·d逐步提升到7.5g·VS/L·d，时间为249天。在每个阶段结束时取样，每个取样点取3个样品测定宏基因组与代谢组。

结果： OLR和消化液回流对反应器性能的影响：低OLR条件下，反应器稳定性高，但抗生素富集，抗生素抗性细菌（ARB）繁殖，例如假单胞菌和类杆菌。消化液回流可以提高OLR和甲烷产量，并降低抗生素和ARG的富集程度。

抗生素和ARG的变化：低OLR条件下，抗生素和ARG的丰度增加，这可能是由于ARB的增殖和抗生素选择性压力的增加。消化液回流降低了ARG和移动遗传元件（MGE）的丰度，从而降低了ARG水平基因转移（HGT）的风险。

ARB群落的变化：低OLR条件下，假单胞菌和类杆菌等ARB富集，而消化液回流则促进了梭菌和梭杆菌等能够降解复杂有机化合物的细菌的生长。 HPB和ARG的分布：在低OLR和系统不稳定的情况下，人源性致病菌（HPB）和相关ARG的丰度增加，这可能是由于VFAs和MGEs的积累。消化液回流可以减少HPB的丰度，并抑制ARG从功能性微生物转移到HPB。

ARG传播的机制：低OLR条件下，与ATP生成、氧化应激、EPS分泌和细胞膜通透性相关的功能基因丰度增加，这可能促进了ARG的HGT。消化液回流减少了ARG寄主、HPB、ARG和MGEs之间的联系，并抑制了相关功能基因，从而降低了ARG HGT的风险。

图1 PLS-PM分析揭示P2阶ARG富集程度

参考文献

Li, Yanzeng, et al. "Deciphering the impact of organic loading rate and digestate recirculation on the occurrence patterns of antibiotics and antibiotic resistance genes in dry anaerobic digestion of kitchen waste." Water Research 261 (2024): 122005.