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极端环境微生物多样性分析

  自然界中存在着许多极端环境,如冰川、火山口、深海等,这些地方不适合人和其他动植物的生存,但是却有大量微生物的存在,这些微生物即为极端微生物。极端微生物主要包括嗜热菌嗜冷菌嗜盐菌嗜酸菌、嗜碱菌、嗜压菌、极端厌氧菌等。有些超级极端微生物还可适应多种极端环境,如嗜酸菌、嗜盐碱等。
  近年来,科学家们在冰川、火山、深海等极端环境中陆续发现了新的生命形式,一些独具基因类型的极端微生物在这些“生命禁区”中繁衍生息。由于特殊的生存环境造就细胞的复杂性及其功能的差异性,其科研的价值和代谢产物作为产品的应用前景不可估量,比如低温酶在食品、药品保存、运输中的应用。
  微基生物采用分子生物学结合高通量测序的方法,可以得到样品中绝大部分微生物的信息,并通过生信/统计分析,对大量数据进行处理和分析,找到样品中微生物群落结构的多样性,助您完成科研。

细菌或原核生物16S rRNA

真核生物 18S

古细菌 16S

真菌ITS

功能基因

  • 数据库:SilvaGreenGeneRDP

  收集目前世界上最全面的三大微生物rRNA基因信息数据库。

  • 高通量测序

  目前市面上常用的用于研究环境微生物的高通量测序平台有Illumina MiSeq,Roche 454和Ion Torrent PGM。Illumina MiSeq平台凭借其测序读长长、测序周期短、通量大等特点,成为使用最为普遍的测序平台。

高通量分析流程:

HTS

  • 样品采集及运送:

  新鲜样品:2-3 g

  DNA样品:浓度大于 10 ng/uL,总量大于500ng 的基因组 DNA。DNA 纯度较差或降解严重会影响后继的扩增实验。如果方便的话,可提供电子版DNA电泳检测照片及 OD260/280

  样品运送:送样时采用干冰保存运输;若是距离较远,建议采用干冰加冰袋的方式,与样品一起存放于冰盒中。

生信/统计分析

Bioinfor-statistic-analysis-1

 

案例分析:

标题:北冰洋中心区新开水域微微型浮游植物优势地位分析

extreme environmental microbiology

分析物种:微微型浮游植物

高通量测序平台:Roche 454

测序区域:18S V4区

主要实验结果:

  微微型浮游植物为该海域的优势群落,可占叶绿素生物量的44%-80%。青绿藻、硅藻、蓝细菌、金藻及甲藻为鉴定出的主要光合浮游生物纲,分别占到微微型浮游植物的0–88%, 2–80%, 0–20%, 4–14% 及2–11%。其中真核生物的优势属(种)为塔胞藻Pyramimonas (Pyramimonas gelidicola), 微胞藻Micromonas (Micromonas pusilla) 及棕囊藻Phaeocystis。值得注意的是,高通量测序分析的结果表明,塔胞藻要比泛北冰洋优势种微胞藻的相对丰度高3倍;而Pyramimonas gelidicola也为第一优势种,要比一直认为的北冰洋夏季第一优势种Micromonas pusilla高1.5倍。典型相关性分析(CCA)结果表明:纬度和盐度是影响微微型浮游植物群落组成及分布的主要因素。

extreme environmental microbiology 01

图1 微微型浮游植物的群落组成及环境因子分布的CCA展示图

extreme environmental microbiology 02

图2 微微型浮游植物的群落组成(基于HPLC 色素分析及CHEMTAX方法)

原文链接:http://link.springer.com/article/10.1007/s00300-015-1662-7

参考文献:
(Zhang, He et al. 2015)Zhang, F., J. He, L. Lin and H. Jin (2015). “Dominance of picophytoplankton in the newly open surface water of the central Arctic Ocean.” Polar Biology 38(7): 1081-1089.