水源微生物多样性分析

基于16S rDNA基因、18S rDNA基因和ITS序列，利用NGS测序技术（454 GS FLX,Illimina HiSeq,MiSeq）来分析水源（包括河水、湖水、冰川融水、海水等）微生物（包括原核微生物、真核微生物）的多样性，解析不同环境样本中的微生物多样性差异，同时，第二代高通量测序拥有庞大的数据信息，更能进一步统计分析出不同的水源环境中影响微生物群落及多样性的主要因素。水体中微生物种类繁多，数量巨大，通过对水体微生物的种群结构和多样性进行解析并研究其动态变化，即可为充分了解水源微生物组成、优化群落结构、调节群落功能提供可靠的依据。

高通量测序技术优势

1.测序通量高，可检测到环境样品中的痕量微生物。
2.实验操作简化，无需构建复杂的基因文库。
3.PCR产物可直接进行测序，结果稳定，重复性强，实验周期短。
4.测序数据便于后期生物信息学分析，实验结果更能全面的反应环境中菌落的特点。

研究现状：

1、S. Bougouffaa等对红海裂口处Atlantis II和Discovery两个地点纵剖面的微生物群落和影响环境因子进行全面的分析。研究发现最深的对流层处细胞密度低，但是微生物多样性极高，丰度很低。令人惊奇的是盐分高的海水处的细胞数量显著高于覆深海水，而他们的微生物多样性却是极低的。细菌和古细菌随海水纵剖面主要微生物类群发生改变。虽然最底层的对流层海水中，温度和重金属离子的浓度都各不相同，但是却存在着一些有趣的相似的微生物类群。多变量分析显示，温度和盐度是影响微生物群落的主要因素。
Distinctive Microbial Community Structure in Highly Stratified Deep-Sea Brine Water Columns
S. Bougouffaa, J. K. Yanga, O. O. Leea, Y. Wanga, Z. Batangb, A. Al-Suwailemb and P. Y. Qiana
Applied and Environmental Microbiology，June 2013 Volume 79 Number 11
水样收集：10L规定地点处的水样取出后立即过1.6um孔径的玻璃纤维过滤器，除去悬浮物和真核微生物。而后过0.22um孔径的聚碳酸酯膜收集微生物细胞。
样本的保存：聚碳酸酯膜保存在含有0.8mL的管中，冻存于-80℃，而后置于干冰中运回实验室准备基因组DNA抽提。
环境参数测量：温度、盐度、营养浓度（NO3-, PO43-，Si, SO42-）、金属离子浓度（Cu，Fe、Mn）采用CTD装置和HACH DR/890便携式比色计；总有机碳、总无机氮测定采用TOC分析器；NH4+和NO2-在实验室测定。
基因组DNA抽提方法：基于SDS的抽提方法
测序平台：454 FLX Titanium platform
主要结论：
（1）焦磷酸测序读长的分类学统计
（a）所以读长在门水平上的分类统计（b）细菌读长在纲水平上的统计（c）古细菌读长在纲水平上的统计

 

（2）样本间的UPGMA（非加权平均法）树，显示各样本间微生物群落的聚类关系

 

（3）PCoA分析各地点各深度样本间微生物群落的相似性

（4）RDA分析环境因子与细菌和古细菌之间的关系