长沙水体微生物多样性分析

病毒宏基因组测序是在宏基因组学理论的基础上,结合现有的病毒分子生物学检测技术而兴起的一个新的学科分支。而所谓宏基因组学(metagenomics)就是一种以环境样品中的微生物群体基因组为研究对象,以功能基因筛选和测序分析为研究手段,以微生物多样性、种群结构、进化关系、功能活性、相互协作关系及与环境之间的关系为研究目的的新的微生物研究方法。一般包括从环境样品中提取基因组DNA,克隆DNA到合适的载体,导入宿主菌体,筛选目的转化子等工作。DNA宏基因组测序的病原检出率均高于培养等传统方法。长沙水体微生物多样性分析

病毒宏基因组学：病毒宏基因组学是宏基因组学的一个分支，指研究特定环境中的病毒群落的一门技术。近年来随着新测序技术的不断发展，尤其是第二代、第三代测序仪的出现，使病毒宏基因组学发展尤为迅速。对海洋中病毒群体进行了研究，阐明海水中病毒群体以噬菌体为主，并且是应用宏基因组学分析人粪便中不能培养的病毒群落，标志病毒宏基因组学的开端。病毒宏基因组学这一概念，其描述的是环境中的病毒群落―噬菌体。再次提到病毒宏基因组学这一概念，并对宏基因组学挖掘新病毒的方法进行了阐述，侧重于人和动物机体中的真核病毒群落。河北土壤微生物测序原理病毒宏基因组学已经应用到人类、动物和环境中。

病毒宏基因组测序的研究案例：噬菌体是粪便病毒组的主要成员，粪便病毒组移植（FVT）或能有效的调节肠道菌群。在该项概念验证试验中发现，接受瘦小鼠的粪便病毒组移植后，饲喂高脂食物的小鼠体重增长变慢，同时还能保持正常的血糖指标，FVT引起的肠道菌群变化介导了这些保护性功能代谢作用。这项研究表明，FVT疗法或能用来改善肥胖和糖尿病等肠道菌群相关代谢类疾病。对噬菌体不造成损伤，大程度保证了病毒活性，适用于下游FVT研究。宏病毒组学(ViralMetagenomics)是宏基因组学的一个分支，但与传统的宏基因组学概念不同，它是在宏基因组学概念的基础上，结合病毒自身的特点，将宏基因组学方法应用到病毒学领域而形成的。

病原体-宏基因组的测序:1.开发了一种经过验证的临床mNGS检测方法，用于在许可的微生物实验室中诊断脑脊髓液（CSF）引起的脑膜炎和脑炎的传染原因。2.开发了定制的生物信息学管道SURPI+，以快速分析mNGS数据，生成检测到的病原体的自动摘要，并提供用于评估和解释结果的图形用户界面。3.mNGS提供了一种全方面的方法，通过该方法可以在一次测定中准确鉴定几乎所有潜在病原体-病毒，细菌，寄生虫。4.将mNGS测试迁移到临床微生物学实验室仍然面临许多挑战：1、缺乏用于mNGS临床验证的既定蓝图；2、难以将病原体从殖民者或污染物中区分开；3、缺乏专为临床诊断使用的生物信息学软件；4、注重质量和全方面性的可获得的参考数据库；5、临床实验室改进修正案（CLIA）环境中，患者诊断测试固有的法规遵从性要求。病毒宏基因组测序，样本都会伴随基因组数倍于病毒的细菌和宿主细胞。

宏基因组测序的挑战：背景干扰，病原样本深藏在大量宿主和其它微生物之内，临床病原常为起始量低，背景噪音大的复杂样本，大量宿主信号掩盖了微量病原信号，致使敏感性偏低，难以有效区分。另外，因为RNA病毒需先转化为互补DNA(cDNA)再进行测序，因此病原宏基因组测序技术对RNA病原体检出率比DNA病毒更低。可以考虑对核酸样本进行特殊的处理，对病毒序列进行特异性富集，再进行建库测序。质量控制：病原宏基因组测序技术涉及一系列繁琐的实验操作过程，例如文库构建涉及到基因组打断，测序接头链接，全基因组扩增等多个步骤，每一步骤的目标是要每个分子都以相同的效率执行每个步骤，打断有损失，连接有差别，扩增有偏好，都会带来检测误差。样品具备什么条件才能获得比较质量的宏基因组分析效果？长沙水体微生物多样性分析

高通量测序技术能够提供准确而科学的基因测序分析结果，为病情防控提供有力技术保障。长沙水体微生物多样性分析

病毒宏基因组学中包含兆级的短序列片段（Reads）。通过不同的序列拼接软件将Reads拼接较长的DNA序列片断（Contigs）。数据组装可通过K-mer分析评估各个样品的测序深度，通过对SOAPdenovo设置不同K值，筛选较好组装结果，对较好组装结果进行校正，并统计Reads利用率。接着利用已测序生物体的DNA序列构建数据库，将拼接后的Contigs通过不同的鉴定方案，与数据库里的DNA序列信息进行比对，确定该序列来自的生物群落，筛选有用的基因信息。此外，还可以用一些工具对序列进行基因预测（如Metagene、GeneMark、FragGeneScan等）。长沙水体微生物多样性分析

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