基于Illumina MiSeq高通量测序的燕麦种带细菌多样性及功能分析

采用高通量测序法,分析7份来自不同地区的燕麦种带细菌群落的细菌丰度、Alpha多样性、Beta多样性和物种组成差异,并采用PICRUSt和FAPROTAX功能预测的方法分析了各种带细菌间的丰度差异。结果显示:1)7份燕麦中共获得5187个细菌可操作分类单元(OTUs),主要归属于33个门、180个目和435个属。2)基于OTUs的丰度及注释信息,7份燕麦种带细菌群落中变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、放线菌门和蓝菌门为优势菌门,立克次氏体目和鞘脂单胞菌目为优势菌目,鞘氨醇单胞菌属、Solibacter和假节杆菌属为优势菌属。3) Alpha多样性和Beta多样性表明不同燕麦品种的细菌群落多样性和群落结构具有较大差异,其中LXY-5具有最大的Alpha多样性。LEFSe分析更进一步显示不同的燕麦品种生物标记的物种不同。4) PICRUSt和FAPROTAX功能预测分析表明,燕麦种带细菌群落主要有代谢、有机系统和人类疾病3个代谢通路,分属于有42个KEGG和24个COG的二级代谢途径;FAPROTAX功能注释后共获得52个生态功能。研究结果为明确燕麦种带细菌多样性及开发新型基因资源提供了理论依据。

基于Illumina MiSeq的麋鹿粪样菌群多样性分析

为探究麋鹿(Elaphurus davidianus)肠道菌群的结构和组成,为麋鹿消化道疾病防治提供有价值的基础数据,应用Illumina MiSeq对4个麋鹿栖息地32只麋鹿粪便样本的16S rRNA的V3—V4可变区进行扩增,结合样本的OTU种类及丰度,用R软件进行聚类和主成分分析(PCA),并计算多样性指数。结果表明:共获得1 438 677条有效序列,平均每个样品有(44 959±12 153)条有效序列;将序列拼接优化,在97%相似度条件下获得31 459个物种分类的OTUs,平均每个样品为(983±240)个OTUs;平均读长为426 bp。对测序数据注释后共获得11个门和74个属,在门水平上,厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为优势菌群;优势菌属(相对丰度大于1%)一共有15种,占89%。Alpha多样性物种指数范围区间较大,香农指数为2.42~5.83,辛普森指数为0.007 3~0.148 6,表明不同麋鹿的细菌多样性存在差异。运用主成分分析,将4地的麋鹿粪便样品聚为3个群落,其中石首麋鹿国家级自然保护区、大部分辽宁辽阳千山鹿场样品分别聚在一起,而北京麋鹿生态实验中心、河北滦河上游国家级自然保护区和少量辽宁辽阳千山鹿场样品聚在一起。研究表明,随麋鹿迁出时间的延长,麋鹿肠道菌群聚类分析的远近越明显,可能与迁出地的麋鹿饮食改变有关。

基于Illumina Miseq高通量测序技术探究藏茶发酵过程中微生物菌群变化

应用Illumina Miseq高通量测序技术,研究藏茶毛茶(MC)、发酵阶段(S1~S5)及成品茶(S6)中的微生物的多样性与群落结构,并从成品茶(S7)中分离纯化出三株优势曲霉进行鉴定。结果表明,在S1~S5阶段,真菌丰度和多样性先降低后增加,而细菌丰度和多样性先增加后减少;β多样性分析表明,S1~S5阶段藏茶中微生物组成趋于相近,而毛茶与成品茶均与S1~S5阶段有明显区分。优势真菌为子囊菌门曲霉属,经分离纯化鉴定为冠突曲霉、泡盛曲霉和米曲霉;细菌以变形杆菌、厚壁菌、放线菌和拟杆菌为优势菌,发酵全过程无稳定的优势细菌。

基于Illumina MiSeq技术的冷鲜肉食品微生物群落多样性分析

为了分析冷鲜肉在冷冻过程中微生物群落变化,选取不同冷冻时间的冷鲜肉作为样品,采用Illumina MiSeq技术解析微生物结构,并获取微生物群落多样性分析结果;随着冷鲜肉冷藏时间的增长,样品OTU数量从209下降至98~125。通过分析Chao index与Shannon index的计算结果可知,冷冻时间较短的试验D组具有更高值。冷鲜肉微生物群落结构中,样品中嗜冷菌属和Oceanisphaera的相对丰度超过89%。微生物群落主成分分析时,冷冻时间较短的样本点与冷冻时间最长的样本点,在PC1水平上处于两个极端,菌群结构变化显著。随着冷鲜肉冷冻处理时间的增长,食品微生物群落多样性大幅下降,但是嗜冷菌属与Oceanisphaera作为优势菌数量开始增加。结果表明,在冷鲜肉食品微生物检测过程中,该方法可以获得更加全面的微生物群落多样性分析结果,快速得出冷鲜肉处理过程中影响较大的优势腐败菌,为后期食品质量提升提供依据。

基于Illumina MiSeq技术分析谷子根际丛枝菌根真菌群落多样性

为研究谷子(Setaria italica)根际丛枝菌根真菌(AMF)群落的多样性特征,以便充分发掘和利用AMF优势菌群。本试验对土壤进行正常浇水与干旱处理,土壤含水量分别为7.6%和3.7%,并采集谷子(豫谷、安陵和沁黄3个品种)根系及无寄主对照土壤(CK),获得全部DNA并对其中的18S rRNA基因进行PCR扩增,并运用MiSeq高通量测序技术和生物信息学研究谷子的根际AMF及群落特征。物种多样性分析结果显示,在正常浇水与干旱处理下,谷子根系与CK的OTU数量在1 632~4 290个之间,共检测并鉴定出AMF 126种,隶属1门9属。其中,按优势种的占比高低依次是原囊霉属(Acaulospora)、球囊霉属(Glomus)、类球囊霉属(Paraglomus)和双型囊霉属(Ambispora)。与CK相比,谷子根际AMF群落多样性减少,AMF在原囊霉属水平上丰度显著降低。但正常浇水与干旱处理下,谷子根际AMF群落多样性并未发生显著变化。研究揭示了谷子根际AMF群落组成,主要为球囊霉属;与CK相比,3个谷子品种AMF群落分布在多样性及丰度方面具有普遍的相似性。此外,与正常浇水相比,干旱条件下谷子根际丛枝菌根群落多样性及丰度保持稳定,维持在较高的水平,可保证谷子根系对水分和养分的高效吸收与利用。

利用Illumina MiSeq测序平台分析沐川乌骨黑鸡空肠微生物多样性

为探索沐川乌骨鸡肠道微生物多样性,采用Illumina MiSeq测序平台对10羽沐川乌骨鸡的空肠内容物样本中微生物的16S rDNA-V4变异区进行测序,利用UPARSE等软件分析和统计样品中的操作分类单元(OTUs)数量,并进行物种注释及丰度分析,揭示样品的物种构成。结果表明,共获得667466条tags,在97%相似水平上进行OTU分类,被归类于3154个OTUs,且由稀释曲线可知此次测序结果较全面地覆盖了沐川乌骨黑鸡空肠微生物群落。门水平上,占优势的门主要有厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria),但这3种优势菌门在不同样品中所占比例均有所差异。在属水平上,在10个样品中所占比例均大于1%的菌属有乳杆菌属(Lactobacillus)和Romboutsia菌属。

基于Illumina MiSeq高通量测序技术解析利川酱豆真菌多样性

该研究利用Illumina MiSeq高通量测序技术对湖北省恩施土家族苗族自治州利川市酱豆样品的真菌多样性和群落结构进行解析。结果表明,利川酱豆样品中的真菌菌群隶属于3个门、15个纲、27个目、34个科、45个属,核心真菌门为子囊菌门(Ascomycota)(96.79%)和担子菌门(Basidiomycota)(2.63%);核心真菌属为毕赤酵母属(Pichia)(37.46%)、曲霉属(Aspergillus)(29.48%)、德巴利氏酵母属(Debaryomyces)(3.92%)、假丝酵母属(Candida)(2.86%)、Starmerella(2.62%)、节担菌属(Wallemia)(2.19%)和镰刀菌属(Fusarium)(1.03%),且核心真菌之间的相关性均不显著(P>0.05)。

应用Illumina Miseq测序技术分析传统酸马奶细菌多样性

利用Illumina Miseq高通量测序并结合数理统计对传统酸马奶的细菌多样性进行分析。结果表明,其优势细菌门为厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria),两者相对丰度之和可达98%;在属水平检出78个细菌属,其主要为乳杆菌属(Lactobacillus)和链球菌属(Streptococcus),两者相对丰度可达70%~82%。此外,发现牧民手工酿造酸马奶样品的细菌多样性要显著高于农场生产样品,且两者的细菌群落结构存在明显差异。该研究全面了解传统酸马奶的细菌种群分布,为工业化生产提供理论依据及筛选潜在价值的益生菌提供数据参考。

基于Illumina MiSeq分析贵州凯里酸汤独特风味的优势菌群

该研究采用高通量测序(Illumina MiSeq)技术对贵州凯里酸汤微生物多样性及群落结构进行了解析。结果表明,在门水平上,白酸汤的优势细菌为厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria);辣椒红酸汤和番茄红酸汤的优势菌为厚壁菌门(Firmicutes)、蓝藻细菌门(Cyanobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)。白酸汤、辣椒红酸汤、番茄红酸汤优势真菌为子囊菌门(Ascomycota)。在属水平上,白酸汤的优势细菌为乳杆菌属(Lactobacillus)、醋酸杆菌属(Acetobacter)、葡萄醋酸杆菌属(Gluconacetobacter),优势真菌为毕赤酵母属(Pichia)、假丝酵母属(Candida)、子囊菌门未分类属(Unclassified genus Ascomycota)、双足囊菌属(Dipodascus);辣椒红酸汤和番茄红酸汤的优势细菌为乳杆菌属(Lactobacillus)、片球菌属(Pediococcus)、未分类属。辣椒红酸汤的优势真菌为Kazachstania、酵母属(Saccharomyces)、双足囊菌属(Dipodascus)、毕赤酵母属(Pichia);番茄红酸汤的优势真菌为Kazachstania、毕赤酵母属(Pichia)。在分类操作单元(operational taxonomic units,OTU)水平上,白酸汤中细菌有30个OTUs,真菌有89个OTUs,辣椒红酸汤中细菌有120个OTUs,真菌有127个OTUs,番茄红酸汤中细菌有136个OTUs,真菌有45个OTUs。该结果为白酸汤、辣椒红酸汤、番茄红酸汤生产过程中品质风味形成,产品改进及精准调控生产提供了理论依据。

利用Illumina MiSeq测序分析手筑茯砖茶发酵及干燥阶段真菌群落多样性

为了解手筑茯砖茶发酵与干燥过程中真菌种类变化,以发酵(0、4、8、12 d)及干燥阶段(17、22 d)的手筑茯砖茶样品为研究对象,应用Illumina MiSeq技术进行扩增测序,为手筑茯砖茶发酵及干燥阶段样品中真菌多样性研究奠定基础。结果表明:手筑茯砖茶的发酵初期真菌群落结构存在较大差异,但随着发酵及干燥的进行真菌多样性整体呈下降趋势。测序及数据清理后共得到990522个有效的Tags,聚类后有186个可操作分类单元,注释到5个门、14个纲、29个目、47个科、65个属。其中0 d的真菌多样性最高,且相对丰度最高的为曲霉属(Aspergillus),达40.59%。其次为德巴利酵母属(Debaryomyces)、散囊菌属(Eurotium)和青霉属(Penicillium)等。而在4、8、12 d及17、22 d茯砖茶样品中,散囊菌属是绝对优势菌属,第4天时其相对丰度已达到97.27%,在这5组样品中其平均相对丰度高达98.81%。本研究采用Illumina MiSeq测序分析更准确、全面地反映手筑茯砖茶发酵与干燥过程中真菌群落结构和多样性动态变化,为手筑茯砖茶工艺的改进及机理的研究提供了新思路。

应用Illumina MiSeq高通量测序技术分析来凤地区腌制大头菜叶中微生物多样性

该研究利用Illumina MiSeq高通量测序技术对腌制大头菜叶样品中微生物多样性进行了研究,进而分析其中的微生物群落组成和差异。结果表明,在门分类水平上,以硬壁菌门(Firmicutes,52.28%)和变形菌门(Proteobacteria,38.40%)为主要优势细菌门;子囊菌门(Ascomycota,88.19%)和担子菌门(Basidiomycota,11.15%)为优势真菌门。在属分类水平上,注释到明确分类地位的细菌属和真菌属分别有382个和31个,其中平均相对含量>1%的分别有12个和8个。在操作分类单元(OTU)水平上,共发现17个核心细菌OTUs和11个核心真菌OTUs。综上,腌制大头菜叶具有较高的微生物多样性,且细菌群落物种数高于真菌。

Illumina MiSeq高通量测序技术研究原料乳冷藏过程中微生物群落演替规律

为探究原料乳在4℃冷藏过程中细菌群落及其演替规律,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对乳罐中原料乳的细菌16S rDNA V4-V5区测序,对冷藏不同时间的细菌群落进行表征。结果表明,原料乳中的菌群随冷藏时间的变化而变化。整个冷藏期内,各样本共有OTU数29个,其中冷藏初期样本的特有OUT个数最多,为157个。原料乳中主要的优势菌属为不动杆菌属、乳球菌属、黄杆菌属和假单胞菌属,且各菌属丰度随冷藏时间的变化而变化。冷藏初期不动杆菌属占优,为81.69%,波动后在冷藏末期降至37.02%。乳球菌属从冷藏初期的1.45%(A1),升至冷藏末期的53.34%(A7),为优势菌属。本研究结果为原料乳的冷藏提供基础数据。

基于Illumina MiSeq高通量测序技术分析不同保质期鸡蛋干的微生物群落多样性

为探究造成鸡蛋干腐败变质的核心优势微生物及造成鸡蛋干保质期差异的微生物种类,为鸡蛋干的防腐保鲜提供理论依据,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对保质期不同的3组腐败变质鸡蛋干的菌群组成进行分析。结果表明,3组鸡蛋干样品在门水平的优势菌群均为厚壁菌门,该菌门在15 d组、22 d组和29 d组的丰度占比分别为96.73%、87.55%和70.94%;在属水平,15 d组、22 d组和29 d组中相对丰度最高的菌属均为芽孢杆菌属,其在各组中的占比分别为33.14%、47.38%和68.85%,因此,芽孢杆菌属是鸡蛋干的核心致腐微生物。此外,造成鸡蛋干保质期差异的菌属包括乳杆菌属和狭义梭菌属,它们可加速鸡蛋干的腐败变质,是鸡蛋干保质期的限制因素,应在杀菌防腐环节重点关注。

基于Illumina MiSeq技术分析腌干鱼加工过程中微生物群落多样性

为研究传统和乳酸菌法加工腌干鱼过程微生物的变化规律,为优化腌干鱼工艺提供理论依据,采用MiSeq测序技术,研究腌干鱼在不同加工阶段的细菌多样性,结果表明:腌干鱼加工过程微生物种类丰富,主要分为三大类:拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和变性菌门(Proteobacteria);蓝圆鲹初始菌相中优势细菌为肠杆菌科(Enterbacteriaceae)、肠球菌科(Enterococcactae)、假单胞菌科(Pseudomonadaceae)和希瓦氏菌科(Shewanellaceae);海鲈初始菌相中优势菌主要是气单胞菌科(Aeromonadaceae)、芽孢杆菌科(Bacillaceae)、葡萄球菌科(Staphylococcaceae)、丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)、肠杆菌科(Enterbacteriaceae)、肠球菌科(Enterococcaceae)、摩式摩根菌科(Moraganellaceae)、链球菌科(Streptococcaceae)等。传统腌制加工过程中菌相比较单一,优势菌主要是弧菌科(Vibrionaceae)、葡萄球菌科(Staphylococcaceae)、假单胞菌科(Pseudomonadaceae)和动性球菌科(Planococcaceae);而接种乳酸菌发酵后,加工过程中细菌多样性呈现增加趋势,并且乳酸菌成为优势菌,促进了微杆菌科(Exiguobacteracea),葡萄球菌(Staphylococcaceae)等优势菌的繁殖;此外还检测到气单胞菌(Aeromonadaceae)和乳杆菌(Lactobacillaceae)等传统蓝圆鲹腌制加工过程中没有出现的菌。海鲈在腌制加工过程中细菌多样性明显高于蓝圆鲹,乳酸菌法腌制加工过程中细菌多样性明显增加。

采用Illumina MiSeq测序技术分析断奶幼兔盲肠微生物群落的多样性

本试验旨在采用Illumina MiSeq测序技术分析断奶幼兔盲肠微生物群落的多样性。选取30窝同日出生、胎次相同和平均窝重相近的健康新生仔兔,于14日龄开始补饲,断奶当日(30日龄)从30窝仔兔中选取48只体重相近的健康幼兔作为试验兔,饲喂不添加抗生素的基础饲粮。分别于断奶当日及断奶后1、2和3周随机选取6只健康幼兔屠宰,无菌采集盲肠内容物,从中选取3个样本提取微生物基因组总DNA,采用Illumina MiSeq测序技术检测其中的微生物群落多样性。结果显示:1)健康幼兔盲肠微生物群落α多样性指数指标(ACE值、Chao1值、Shannnon值)随日龄的增长有升高的趋势(P<0.10)。2)不同日龄健康幼兔盲肠微生物各菌门的相对丰度差异不显著(P>0.05),且均主要由厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门和疣微菌门组成;在科水平上,厚壁菌门主要由瘤胃球菌科和毛螺旋菌科组成,拟杆菌门主要由拟杆菌科和紫单胞菌科组成;在属水平上,拟杆菌属、Barnesiella、Akkermansia、普雷沃氏菌属和4种未知菌属为优势菌属;拟杆菌属和Parabacteroides在断奶当天的相对丰度较高,且与其他日龄组差异显著(P<0.05)。3)健康幼兔盲肠中均存在乳杆菌属,且相对丰度在各日龄组间差异不显著(P>0.05)。由此得出,断奶时健康幼兔盲肠微生物区系已基本建立,相对丰度最大的优势菌属为拟杆菌属,但断奶后随着日龄的增长,微生物组成趋于复杂。

应用Illumina MiSeq高通量测序技术分析活性银离子处理饮用水微生物多样性

为观察作为载人航天消毒剂的银离子消毒水所呈现的微生物多样性,采用Illumina MISeq高通量测序技术,对添加不同浓度的活性银离子的市售桶装水和对照水样进行了分析,分组为CK(对照)、L(0.1 mg/L)、M(0.3 mg/L)和H(0.5 mg/L)组,每隔30 d定期取样,同时以GB 4789-2010进行了菌落总数和大肠菌群数测定和16S r DNA V3-V4区高通量测序,以及生物信息学分析,包括群落结构、多样性、主成分及物种丰度分析。结果表明:CK组30 d菌落计数即达557.3±58.2,活性银离子有较为显著的抑菌效果(L组60 d后1.7±0.6、H组90 d后1.7±0.6);高通量测序数据显示,其群落结构比例最大的是变形菌门,其次是厚壁菌门,然后是放线菌门;beta多样性和主成分分析结果显示鞘氨醇单胞菌属和乳球菌属丰度较高;活性银离子对饮用水有显著的抑菌作用,且可减少细菌群落。

利用Illumina MiSeq高通量测序技术分析原料乳的菌群分布

为测定原料乳中的菌群分布情况,应用Illumina MiSeq高通量测序方法,主要对14个奶牛场的原料乳进行采集,通过DNA测序确定菌群的多样性及致病菌的分布情况,进行操作分类单元聚类分析、Alpha多样性分析、物种分类分析3方面的测定。结果表明不同牧场的菌群存在多样性,位于前列的分别是肠球菌属(Enterococcus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、不动杆菌属(Acinetobacter)、乳球菌属(Lactococcus),同时表明,个别牛场原料乳中有金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和志贺菌(Shigella)的存在。

基于Illumina MiSeq和IonS5 XL测序对原料乳中微生物多样性的比较分析

不同的高通量测序平台各有优劣,针对研究对象选择合适的测序平台,对微生物多样性研究具有重要意义。以原料乳中的细菌为研究对象,采用Illumina MiSeq和IonS5 XL两种测序平台对细菌的V4—V5区进行扩增测序,探讨两种不同的测序平台在原料乳微生物多样性应用中的适用性。结果显示:两个测序平台的原始测序数据经质控后均可满足实验需求;IonS5 XL测序在不同分类水平上的注释物种数、alpha多样性、稀释曲线和物种丰度等级曲线方面的结果优于Illumina MiSeq测序,显示出原料乳中较高的群落丰富度;Illumina MiSeq测序和IonS5 XL测序均检出相同的优势菌门与优势菌属;Venn图和PCA分析显示,Illumina MiSeq测序相较于IonS5 XL测序具有更好的生物学重复性,在测序稳定性方面具有优势。后期如能加大平行样本的统计,针对重复性进行改进,IonS5 XL测序也将在乳品微生物多样性研究中具有很大的应用空间。

基于Illumina MiSeq技术比较二种多脂鱼在腌干过程中的菌相变化

通过比较研究多脂红肉鱼(蓝圆鲹)和白肉鱼(带鱼)腌干加工中菌相的变化规律,以探讨加工过程对菌相的影响并寻找具有抗氧化作用的优势菌。在腌干加工过程中采用Illumina平台的MiSeq技术比较分析了两种多脂鱼的菌相变化情况。结果显示,两种鱼的菌相主要分布在拟杆菌门、变形菌门;在科水平上,初始原料的蓝圆鲹和带鱼分别含7个和15个科的细菌,带鱼包括了蓝圆鲹的所有菌群,肠杆菌科作为共同的优势菌,在蓝圆鲹和带鱼中分别占47%和26%。从腌制开始,两种鱼的菌群数都大量减少,弧菌和芽孢杆菌科作为共同优势菌,前者平均占蓝圆鲹和带鱼的40.3%和42.2%,后者则平均占16.7%和13.3%。原料中,蓝圆鲹和带鱼都包含了肠杆菌科、假单胞菌、弧菌科和希瓦氏菌科这4种腐败菌,加工阶段,两种鱼的优势腐败菌都为弧菌科。乳酸菌包括链球菌科和乳杆菌科,仅出现在带鱼中。研究表明,在腌干加工中,带鱼的细菌减少程度大于蓝圆鲹,总体上均呈现下降趋势,两种鱼含共同的菌群和优势菌,却表现出明显的差异。腌干后两种鱼的腐败菌大大减少,说明腌干加工有利于降低鱼类腐败的可能性。可选择带鱼作乳酸菌的分离以进行后续的抗氧化研究。

Illumina MiSeq高通量测序降解黑龙江绥化地区玉米秸秆细菌菌群的研究

以研究黑龙江绥化地区农产废弃物玉米秸秆细菌降解菌群为目的,采用Illumina MiSeq微生物多样性测序的方法,对2015～2017年玉米秸秆的菌群多样性进行测序。采用生物信息学的方法对低温自然降解秸秆细菌群落中主要降解菌进行分析,并筛选了2015～2017年玉米秸秆中两株丰度最高的纤维素降解细菌,经多次分离纯化并结合刚果红染色法验证其低温降解纤维素的功能。结果表明,测序获得61564385 bp,质控后共141219条16S rDNA序列,Silva数据库比对到14门、29纲、70目、136科、282属。其中假单胞菌属(Pseudomonas)、根瘤菌属(Rhizobium)、德沃西亚菌属(Devosia)、黄杆菌属(Flavobacterium)、微杆菌属(Microbacterium)和链霉菌属(Streptomyces)等是降解秸秆的主要细菌菌株,即该地区玉米秸秆细菌菌群多样性丰富,且研究筛选出的两株细菌具有纤维素降解能力。