微生物基因组测序

微生物基因组测序

1、 微生物基因组测序服务包括:

         1、细菌基因组测序

         2、真菌基因组测序

         3、小基因组测序

         4、16S/18S/ITS扩增子测序

         5、宏基因组测序

注释16S rRNA基因测序: 16S rRNA基因为编码原核生物核糖体小亚基rRNA的DNA序列,主要进行细菌或古菌的多样性分析。

  1.       18S rRNA基因测序: 18S rDNA为编码真核生物核糖体小亚基rRNA的DNA序列,反映样品中真核生物之间的种类差异。

  2.        ITS测序: 该类测序主要对环境微生物中的真菌多样性进行分析。

  3.        功能基因测序:根据客户的需求,对碳循环、氮循环等过程中起重要作用的功能基因进行测序。

  4.         宏基因组:指特定环境中全部微生物遗传物质的总和。

2、微生物基因组测序意义

      微生物基因组测序是研究微生物的基因组及其相关功能的重要技术之一,可以揭示微生物的遗传和进化信息,以及其相关的代谢网络等功能。它不仅可用于研究抗性机制和耐药性的演化,而且还可以为资源开发,比如利用微生物生产活性物质,开发新的药物和生物材料,以及发现新的基因加工技术等,提供了重要指导。

       微生物全基因组测序是一种绘制新颖生物的基因组、完成已知生物的基因组或比较多个样品基因组的重要工具。测序整个基因组对生成准确的参考基因组很重要,适用于微生物鉴定及其他比较基因组研究。

       优势:与毛细管电泳测序或PCR方法不同,新一代测序 (NGS) 让微生物学研究人员能够享受到多重分析的力量,对数百种生物进行测序。与传统方法不同,NGS不依赖劳动密集的克隆步骤,节省时间,并简化流程。NGS能够鉴定低频率的变异和基因组重排,它们可能被其他方法错过,或鉴定过程太过昂贵。

      随着第二代高通量测序技术的迅猛发展,全基因组测序已经成为细菌基因组研究不可或缺的重要工具。第二代高通量测序技术大大降低了细菌基因组研究的成本,缩短了研究周期,为越来越多的科研人员提供了便利。

3、微生物基因组测序的流程

       微生物基因组测序策略一般可分为三个步骤,构建微生物基因组库 (Library)、获取基因组数据、分析基因组数据。

       构建微生物基因组库,包括有 DNA 提取、 PCR 扩增、克隆和测序准备等步骤。DNA 提取是提取样品中的 DNA,一般采用蛋白酶消化法和脱氧核糖核酸提取法;PCR 扩增是将微量的 DNA 增大数倍,使基因组测序更加简单。克隆是把 DNA 分子复制到另一个载体上将生物大分子转化为容易操作的 DNA,而测序准备是将微生物基因组库复制到一个名为亚稳定态的状态,可以放置在微生物基因组测序仪上进行测序。

       获取基因组数据,典型采用的测序技术有 Sanger 测序、基于大碱基的测序、链状互补性聚合酶链式反应 (CDNA) 测序等。Sanger 测序是最常用的测序方法,通过使用 DNA 聚合酶、dNTPs 和标记的 ddNTPs 等试剂,将微生物基因组库分解成子片段,然后通过自动测序仪进行测序:基于大碱基的测序是一种特斯拉测序,采用苯乙酮和空气作为氧化剂,以及酶分析装置完成测序;CDNA 测序采用基因表达工程技术,首先从 RNA 中分离和复制部分基因,然后以大碱基技术对其进行测序,最终形成基因组图谱。

      分析基因组数据,一般包括基因预测、功能注释和遗传变异分析等。基因预测的核心是基因分类技术,用于扫描测序结果中的基因:功能注释可以根据已知的基因功能,将基因组中的基因与具有确定功能的基因进行比较,以获取基因的功能:遗传变异分析则可以利用基因组测序数据分析微生物的进化变异,并研究其耐药性及其他特性。

4、我们是您的最优选

       首先,我们根据客户需求提供框架图、精细图和完成图。其中完成图采用第三代单分子测序(PacBio)和第二代高通量测序结果进行拼接和组装;精细图根据第二代高通量测序的结果进行拼接和组装。重测序结果可进行功能基因分析(如耐药基因分析)、进化分析、毒力分析等,为后续的功能研究提供理论基础。

       总之,微生物基因组测序的策略依赖有效的组合,只有利用有效的技术手段,才能取得理想的效果。此外,基因组测序技术也将在更多的领域中发挥作用,例如人类基因组研究、植物基因组测序、动物基因组测序等,未来有望取得更大的发展。

       我们一定利用最有效且最优的组合为您提供绝佳的服务。  

5、您的问题我来答

1. 微生物多样性是否能鉴定到菌株的种或者属?测全长和扩增子有什么区别?

       一般做二代测序(即扩增子测序)可以鉴定到属,三代一般是测菌的全长,信息量更多一些,有一些种属可以精确到种的信息,但是个别亲缘关系很近的,不一定能鉴别开。

      真菌、细菌、古菌全长引物包含区段引物序列(V3V4,IT1区等),全长可以更准确的物种分类,更多的物种鉴定,能精确定位“种”水平。                

      全长测序使用三代测序平台。基于PacBio 测序平台测序,相比较二代测序只选择 1-2 个高变区进行测序,三代可以获得全长的序列,更多变异区信息可以提高物种鉴定的分辨率,还可以提高对于群落组成的鉴定的精度,更加真实的还原样本中微生物群落结构。

2. 16s扩增子测序和宏基因组的区别?

     ①普通16S扩增子测序: 一般是通过对16S的V3或V4区(大概200-300bp)PCR扩增建库后,进行高通量测序,选择这两个区域的原因是可检测的物种多样性更丰富,并且可重复性强,二代测序的读长可达到500bp,检测结果无需拼接。缺点是由于序列长度有限,对样品的鉴定一般只能精确到属。

      ②16S全长扩增子测序:16S rDNA的全长大约为1500bp,通常来说足够鉴定到种,其实现有两种方法:其一是通过二代测序,不同于V3V4区测序,16S全长超过了二代测序的有效读长,因此需要对结果进行拼接,此外,必须提高16S全长序列的质量,测序结果才能精确,因此对技术人员的操作要求也较高;其二是通过三代测序,它的优势是拥有超长的读长,16S全长测序结果无需拼接,其缺点就是错误率高,通量低,成本昂贵。

      ③宏基因组测序:是对样本中全部基因进行测序注释,能鉴定微生物到种水平甚至菌株水平,宏基因组测序在16S测序分析的基础上还可以解释环境样本中的功能组成及代谢通路等信息,主要用于深入挖掘环境样本功能层面的信息。它的技术原理是将微生物基因组DNA随机打断成较小片段,然后在片段两端加入通用引物进行PCR扩增测序,再通过组装的方式,将小片段拼接成较长的序列,由于宏基因组测序结果数据量巨大,耗时更长,操作流程也更复杂,因此收费也更高。



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