宏基因组测序

1.     背景介绍

宏基因组测序是指对微生物群体进行高通量测序，分析特定环境中微生物群体基因组成及功能、微生物群体的多样性与丰度，进而分析微生物与环境、微生物与宿主之间的关系，发现具有特定功能的基因。宏基因组测序无需分离纯培养微生物，较大扩展了微生物资源的利用，为环境微生物群落的研究提供了有效工具。宏基因组深度测序可以揭示或估计环境中真实的物种多样性和遗传多样性，挖掘具有应用价值的基因资源，应用于开发新的微生物活性物质。宏基因组研究分两个方向：扩增子测序和全基因组测序。

目前，宏基因组分析更多地使用宏全基因组测序技术来产生数据并完成后续一系列数据处理和挖掘。相比于基于16S基因测序的宏基因组研究方法，基于全基因组测序的宏基因组研究方法可以全面的分析微生物的物种、基因组成。

应用：

1）通过宏基因组测序的方法，将肠道微生物与疾病进行关联分析以揭示疾病与健康个体间的微生物差异；

2）鉴定特定环境中的特定微生物发现耐受菌种及相关基因。

3.    项目服务细则：

（1）DNA：单次建库送样要求：浓度＞100ng/μl，总量＞2.5μg，浓度以质检结果为准，建议送2次建库的量，即5μg。260/280在1.8-2.0之间；260/230在1.8-2.0之间。

（2）建库并上机测序，每组5G数据量；

（3）数据分析；

标准分析：

1) 去除宿主污染，产出数据及质控统计

2) 组装前，通过K-mer分析评估样品的测序深度

3) 序列组装

4) 基因组结构注释（串联重复序列注释、短回文重复序列注释、可变遗传因子注释、基因编码区域预测、NCBI NR库比对、致病岛预测、前噬菌体预测、毒力因子预测，可选）

5) 基因功能注释（GO功能注释，KEGG通路注释，Swissprot数据库注释、COG功能分类）

6) 比较基因组分析（基因家族分析，系统进化树构建，物种分期时间预测）

7) 生物种类和丰度估计

8) 样本间群落结构比较（多样本）；

9) 微生物生物分布与环境关联分析（多样本）。

高级分析：

1)     重要结论的获得；

2)     聚类分析；

3)     主成分分析；

4)     通路富集分析；

5)     功能富集分析；

6)     个性化分析。

4.  部分结果示例：

全基因组拼接环形图

实验组和对照组的GO功能分布

SEED功能的系统分析