二代测序分析-微生物组学分析
二代测序分析-微生物组学分析

二代测序分析-微生物组学分析

微生物组学的基本概念

微生物组是指特定环境中所有微生物基因组的总和,包括细菌、病毒、古生菌和真菌等。微生物组学分析则是对这些微生物群落进行系统性的研究,主要方法包括16S rRNA基因测序、宏基因组测序和代谢组学分析等。这些方法能够揭示微生物的种类、丰度、功能和相互作用,为理解微生物群落的复杂性和多样性提供了有力工具。

16S rRNA基因测序

16S rRNA基因存在于所有细菌和古菌中,因其保守区和可变区的存在,成为细菌分类和鉴定的理想标志物。通过PCR扩增和下一代测序技术,可以分析细菌和古菌的群落结构。

18S rRNA基因测序

18S rRNA基因是真核生物中的核糖体小亚基rRNA编码DNA,含有保守区和可变区,用于分析真核微生物的群落结构。

ITS扩增子测序

ITS(Internal Transcribed Spacer)是真核生物中位于18S和28S rRNA之间的转录间隔序列。ITS序列进化速度快,具有广泛的序列多态性,适用于真菌在种和亚种水平上的分类鉴定。

16S、18S和ITS测序技术都是根据研究目标来确定的,在湿实验方面的操作我不清楚,在生物信息下机数据的下游分析方面有着百分之九十以上的相似度。所以一般都会称之为“微生物扩增子分析”

下面将以“16S-V3V4区域”扩增测序分析为例,简单介绍一套微生物扩增子分析流程(这里只介绍相对定量分析及思路。绝对定量分析以及细致的分析脚本编写这里不能介绍)

流程思路

下机数据一般都是二代测序的2*250的fastq格式reads数据(因为目标区域的原因,一般只有2*250的长度才能够把区域测通,完成覆盖)。

按照我的理解,把整套流程分成四个模块去理解学习

  • 质控、OTU/ASV丰度表&fasta文件的获取
  • 物种注释
  • 注释后的丰度表过滤(包含宿主过滤、指定物种过滤等)
  • 多样性分析(包括前期的分组信息准备、拆分OTU子表、OTU抽平。 群落结构分析、alpha多样性分析、beta多样性分析、env相关性分析、function_prediction分析)

本流程重点使用的软件有:qiime2flash2、blast、blastp、blastn、R、lefse………

(此流程的详细内容会涉及较多的保密算法部分,只能介绍这些思路部分,详细介绍从网上寻找开源课程介绍)

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