16S rRNA基因測序--微生物多樣性分析

什么是16S rRNA?
16S rRNA是原核生物的核糖體中30S亞基的組成部分,長度約為1542nt,具有高度的保守性和特異性。16S rRNA基因是細菌上編碼rRNA相對應的DNA序列,存在于所有細菌的基因組中。16S rRNA基因包括保守區(qū)和可變區(qū),保守區(qū)反映了物種間的親緣關系,而可變區(qū)則反映了物種間的差異。16S rRNA基因測序一般是利用MiSeq對16S rRNA基因的V3-V4可變區(qū)進行測序,以此來研究微生物多樣性。


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Fadrosh等采用改善的雙端index方法對V3-V4進行測序:

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16S rRNA基因測序一般包括基因組DNA提取,目的片段PCR擴增及文庫構建,測序,生物信息分析等步驟。常用的生物信息分析軟件主要是QIIME,這是一款16S分析神器,包括OTU聚類及多樣性等多種分析,而且還有詳細的文檔說明。
16S rRNA基因測序常見名詞解釋:
OTU:(operational taxonomic unit),即操作分類單元,通過相似性對個體進行分組,根據(jù)序列彼此的相似性進行聚類,然后基于設置的相似性閾值(通常為97%相似性)來定義OTU,簡而言之,每個OTU代表一種16S rRNA,所以一個OTU對應于一個物種。通過OTU分析就可以知道樣品中的微生物多樣性和豐度。
Alpha多樣性:即一個樣品內(nèi)的微生物多樣性,常見的度量指標有Chao1 richness estimator,Shannon diversity index和Simpson diversity index等。
Beta多樣性:即不同樣品間的微生物多樣性,衡量不同樣品之間的差別。
稀釋曲線:從樣品中抽取一定數(shù)量的reads,統(tǒng)計這些reads所代表的OTU。稀釋曲線可以用來衡量測序數(shù)據(jù)量是否合理,并間接反映樣品中物種的豐富程度。

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