真菌宏基因组的靶向探针技术和样本数据分析

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真菌(fungi)为低等真核生物,种类庞大而多样。真菌在自然界分布广泛,土壤、水、空气和生物体内外都有存在,与人类生产和生活有着非常密切的关系。据估计,全世界约有真菌150万种,己被描述的约8万种,目前环境中绝大多数的微生物还未被研究过。宏基因组技术直接从环境样品中提取微生物群体基因组DNA,无需传统微生物研究方法所必需的培养阶段来对其进行研究,可获得大量的前所未知的微生物信息。然而由于目前宏基因组技术还处于发展阶段,如何准确、有效且低成本的获取环境微生物信息,探索未知基因与物种成为一项新的研究热点。同时随着目前大规模测序工作的逐步展开,如何在宏基因组海量数据中正确锁定信息,分析并准确进行物种及功能的归类将变得越来越重要。  本论文关注于高通量测序技术背景下真菌的宏基因研究。我们设计了一种新的真菌宏基因组信息捕获技术并利用序列分类的方法分析了样本数据。  首先我们提出了一种宏基因组靶向分析的思路:将功能酶作为靶向基因,通过搜集整理酿酒过程中微生物代谢关键酶基因,设计探针以制作捕获芯片从而进行宏基因组目的片段的捕获及测序分析,以达到分析微生物群落的目的。为此我们考察了酿酒环境中的关键酶和重要微生物情况,整理出6大类代谢,13条代谢途径,52个代谢关键酶及21个真菌属。同时我们以a淀粉酶为例,设计出探针65条,并利用其中真菌的15条探针进行了模拟捕获,在CAMERA数据库中的十二样本中成功捕获序列片段8条,且进行了初步的种类鉴定。  随后我们进行了宏基因组样本数据分析,运用独创性的序列片段分类方法,以18S rRNA为参考靶序列,分析了CAMERA数据库中编号为CAM_PROJ_CoralMetagenome的宏基因数据。成功分离176个有效OTUs,鉴定出真菌16个纲,48个属,其群落数量变化趋势与原文献结果相一致,并在此基础上进一步细化了其中具体物种的分布情况。
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