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瘤胃微生物多样性分析

  瘤胃是反刍动物的第一胃。瘤胃是迄今已知的降解纤维物质能力最强的天然发酵罐。瘤胃微生物为牛降解纤维起到了关键作用。牛在平时的日粮中有75%~80%的可消化干物质,50%以上的粗纤维和30%~70%的蛋白质靠体内微生物的发酵分解。

  瘤胃微生物主要包括细菌、真菌、原虫等。瘤胃为这些微生物提供持续稳定的环境,微生物通过复杂的生物化学反应将饲料转化为反刍动物必须的生命物质。瘤胃微生物却是存在着竞争和协同的复杂关系但是这种复杂的、混合的微生态系统在反刍动物内处于动态平衡,维系着机体正常的生长,保证了微生物与宿主及微生物相互之间的稳定。

  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,找到瘤胃中微生物群落结构的多样性,助科研工作者更好完成科研。

细菌或原核生物16S rRNA

真核生物 18S

古菌16S rRNA

真菌ITS

功能微生物

  • 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:内容物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

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案例分析

标题:牛产前和产后瘤胃微生物组的研究:与乳品特性和产量的关系

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研究领域:牛瘤胃微生物组

研究物种: 细菌16S rRNA V4区、真核生物18S rRNA V9区

高通量测序平台:Illumina MiSeq

主要实验结果

  (1)奶牛初次分娩和多次分娩)产前产后的16S rRNA序列集合的微生物组成的OTU相对丰度

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  (2)基于真核生物18S rRNA基因测序的相对丰度

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  (3)奶牛初次分娩和多次分娩产前产后微生物多样性差异分析

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  (4)初次生产和多次生产的奶牛细菌类群在不同时间内瘤胃微生物组的组成

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  (5)不同时期初次生产和多次生产的奶牛在产前和产后奶牛产奶量,丰度指数Chao1(a和b)和Shannon(c和d)

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  (6)初产奶牛产前产后牛奶的厚壁菌门/拟杆菌门显著高于多次生产的奶牛

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  (7)细菌类群之间的相关性显著差异,产奶量和产量的周平均值的相关关系

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  (8)用微生物组预测产犊前后的牛奶产量和实际每周产奶平均值呈显著相关性

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原文链接:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25501481

参考文献:

Lima, F. S., G. Oikonomou, S. F. Lima, M. L. Bicalho, E. K. Ganda, J. C. Filho, G. Lorenzo, P. Trojacanec and R. C. Bicalhoa (2015). “Prepartum and postpartum rumen fluid microbiomes: characterization and correlation with production traits in dairy cows.” Appl Environ Microbiol 81(4): 1327-1337.