基于Illumina MiSeq的海南近岸海湾浮游植物群落组成及其物种多样性分析

【目的】调查研究海南近岸海湾浮游植物群落组成及其物种多样性,探索导致浮游植物多样性差异的原因,为预测赤潮发生及改善水体质量提供参考依据。【方法】在陵水湾、海尾湾、清澜湾和三亚湾各设4个采样站位采集水环境样本,PCR扩增18S rRNA序列V4可变区,基于Illumina MiSeq高通量测序分析4个近岸海湾浮游植物群落组成及其物种多样性,并通过典型对应分析(CCA)、Mantel检验及Spearman相关分析探索浮游植物群落组成与环境因子的相关性。【结果】测序获得的542个浮游植物OTUs共注释到8门24纲147个属246种,角毛藻属、菱形藻属、近囊胞藻属、Ciliophrys、骨条藻属、海链藻属、斜纹藻属、原多甲藻属等为优势浮游植物属。硅藻门为陵水湾和三亚湾的优势物种,浮游植物群落多样性最高的属均为角毛藻属;清澜湾的优势物种为绿藻门,优势多样性最高的属为菱形藻属;海尾湾的优势物种为褐藻门,优势多样性最高的属为近囊胞藻属。陵水湾浮游植物群落的Shannon指数和Simpson指数与其他3个海湾间存在显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)差异,而海尾湾、清澜湾与三亚湾间的多样性指数均无显著差异(P>0.05)。4个海湾的浮游植物群落组成均受到不同环境因子的影响,其中总氮、总磷、电导率、盐度和水温是影响浮游植物组成的主要环境因子。【结论】海南近岸海湾浮游植物群落中硅藻门物种丰度最高,三亚湾的浮游植物群落多样性最高,陵水湾的浮游植物群落多样性最低且存在赤潮发生的风险。总氮、总磷、电导率、盐度和水温是影响海南近岸海湾浮游植物群落组成的主要环境因子,因此,在海洋资源开发利用过程中要实时监控水质污染及环境因子的变化,确保浮游植物等关键生态组分的健康与多样性,避免浮游植物群落失衡和赤潮等生态灾害发生,以保持海洋生态系统的稳定性。

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。

基于MiSeq分析川中黑山羊瘤胃细菌的多样性及群落结构

采用MiSeq高通量测序技术分析川中黑山羊瘤胃细菌的多样性及菌群结构。选用3只140日龄健康公羊,其平均体质量为(15.53±0.21)kg,饲喂10 d后,于150日龄时采集瘤胃液(样品A),40 d后再次采集瘤胃液(样品F),提取瘤胃液细菌基因组DNA,对细菌16S rDNA序列V4区进行MiSeq测序。结果显示:1)从样品A与样品F中共获得高质量序列338 830条,聚类后得3 400个运算分类单位(OTU);2)样品A的α多样性指数高于样品F的,但其差异无统计学意义;3)门水平上,样品A最高相对丰度为拟杆菌门的(占总序列数的40.87%),其次为厚壁菌门的(27.19%),样品F最高相对丰度为拟杆菌门的(47.12%),其次为变形菌门的(19.99%),再次为厚壁菌门的(18.05%),样品A厚壁菌门的相对丰度极显著高于样品F的(P<0.01);4)在属水平上,样品A与样品F的最高相对丰度均为普雷沃氏菌属的(样品A的为25.54%,样品F的为27.67%),样品A中月形单胞菌属、丁酸弧菌属、瘤胃球菌属、琥珀酸弧菌属、琥珀酸菌属等的相对丰度显著高于样品F的(P<0.05)。试验结果表明,川中黑山羊瘤胃中相对丰度最高的菌门为拟杆菌门,相对丰度最高的菌属为普雷沃氏菌属,且两瘤胃样品中部分细菌相对丰度间的差异显著。

Illumina MiSeq测序平台测定蒙古羊瘤胃液相和固相菌群多样性

本研究旨在比较蒙古羊瘤胃液相和固相细菌菌群多样性。应用Illumina Miseq测序平台的16S r RNA基因扩增子技术对采集自5只蒙古羊的瘤胃液相和固相样品进行高通量测序,采用UPARSE-操作分类单元(OTU)法和非加权组平均(UPGMA)法分析试验结果。结果表明,共获得91 971条序列和15 321个OTU,平均每个样品有13 138条序列和2 189个OTU。液相与固相样品相比:门水平分类上存在显著性差异的优势菌群为拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)(P<0.05),拟杆菌门在液相和固相样品中的比例分别为67%和45%;属水平分类上存在显著性差异的优势菌群为普氏菌属(Prevotella)和1种未鉴定(unknown)的属(P<0.05),液相样品优势菌群为普氏菌属,所占比例为53%,而固相样品优势菌群来自1种未鉴定的属,所占比例为32%;种水平分类上存在显著性差异的是栖瘤胃普雷沃菌(Prevotella ruminicola)(P<0.05),在液相和固相样品中所占的比例分别为41%和11%。与液相样品相比,固相样品的alpha多样性较好;主成分分析(PCA)和主坐标分析(PCo A)显示来自同一动物个体的瘤胃液相和固相样品聚类在一起。结果提示,蒙古羊瘤胃液相和固相样品均具有丰富的细菌菌群;与液相样品相比,固相样品细菌的多样性更好。

扩增区域对鲊广椒细菌MiSeq测序的影响

在使用引物27F/338R、338F/806R和515F/907R分别对细菌16S rRNA基因的V_1～V_2区、V_3～V_4区和V_4～V_5区进行扩增的基础上,采用MiSeq高通量测序评价扩增区域对鲊广椒细菌多样性分析结果的影响。结果发现,扩增16S rRNA基因V_4～V_5区的非特异性序列所占比例显著偏低(P<0.05),而扩增V_1～V_2区样品细菌的Chao 1指数显著偏高(P<0.05)。虽然扩增16S rRNA基因的V_3～V_4区会导致Cyanobacteria(蓝细菌门)和Pediococcus(小球菌)相对含量显著偏高(P<0.05),但不同扩增区域扩增出的同一样品其微生物群落结构无显著差异(P>0.05)。在对鲊广椒细菌多样性进行解析时,建议选择引物515F/907R扩增16S rRNA基因的V_4～V_5区。

基于Miseq的好氧反硝化菌源水脱氮的种群演变

为了研究好氧反硝化菌源水脱氮过程中水体微生物群落的演变,利用Miseq高通量测序法对投菌和对照两系统水体样本的微生物信息进行统计,并对两组样品进行了优化序列统计,OTU分布统计和分类学分析的基础分析;以及细菌群落结构,PCA,Rank-Abundance,Hcluster,Specaccum和OTU分布的高级分析.结果显示,投加贫营养好氧反硝化菌的源水系统的氮素得到有效去除,脱氮效果明显;层次聚类和主成分分析显示两系统内的群落结构发生变化,投菌系统与对照系统主要表现为变形菌和拟杆菌门;细菌主要门类和水质参数的相关性分析得出,水质指标对两系统群落变化作用明显;与此同时,投菌系统中有关氮循环的细菌有上升的变化过程.Miseq高通量测序研究源水脱氮过程的微生物种群演变可行,为研究原位生物脱氮过程的水体微生物群落演变提供技术支撑.

基于Miseq高通量测序技术的辣椒酱核心细菌类群研究

在采用Miseq高通量测序技术对6个辣椒酱细菌微生物多样性进行解析的基础上,进一步使用电子舌对辣椒酱的滋味品质进行评价,探讨核心细菌类群对辣椒酱滋味品质的影响。结果表明,芽孢杆菌(Bacillus)和葡萄球菌(Staphylococcus)是湖北当阳地区辣椒酱中的优势细菌微生物,其相对含量分别为37.62%和20.66%。在分类操作单元(operational taxonomic units,OTU)水平上发现14个核心OTU,其中分别有5个和3个OTU隶属于芽孢杆菌(Bacillus)和葡萄球菌s(Staphylococcu)。酸味是辣椒酱样品间差异最大的滋味指标,微生物构成对辣椒酱滋味品质的形成具有较大的影响。

基于Miseq高通量测序技术对细菌型豆豉细菌类群的评价

采用Miseq高通量测序技术对6个细菌型豆豉细菌多样性进行了评价,同时使用电子舌对不同样品各滋味指标的相对强度进行了测定,进而探讨了细菌类群对产品滋味品质的影响。结果表明,Bacillus(芽孢杆菌)是细菌型豆豉中的优势细菌,其相对含量为95.26%。在分类操作单元(Operational taxonomic units,OTU)水平上,发现5个核心OTU相对含量大于0.1%,其中4个隶属于Bacillus,OTU2133(隶属于芽孢杆菌)的平均相对含量为91.91%。酸味是豆豉间差异最大的滋味指标,且Bacillus、Staphylococcus(葡萄球菌)和Lactobacillus(乳酸杆菌)与豆豉酸味的形成均呈正相关。由此可见,鲊广椒中细菌微生物主要是由Bacillus组成,且Lactobacillus和Staphylococcus对豆豉滋味的形成具有影响。

基于变性梯度凝胶电泳和MiSeq高通量测序技术分析恩施地区腊肉的细菌多样性

以采集自湖北省恩施地区的5个腊肉样品为研究对象,采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(polymerase?chain?reaction-denatured?gradient?gel?electrophoresis,PCR-DGGE)与MiSeq高通量测序技术相结合的方法对其中所含微生物的多样性进行解析。PCR-DGGE结果表明,腊肉样品中的细菌主要为葡萄球菌属(Staphylococcus)、嗜冷杆菌属(Psychrobacter)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)和假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas);MiSeq高通量测序结果表明,腊肉中的细菌门主要为硬壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria),其平均相对含量分别为54.05%和44.28%,细菌属主要为葡萄球菌属(Staphylococcus)、嗜冷杆菌属(Psychrobacter)、假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)、环丝菌属(Brochothrix)、科贝特氏菌属(Cobetia)和不动细菌属(Acinetobacter),其平均相对含量分别为40.18%、24.02%、9.37%、8.53%、4.71%和2.31%;在分类操作单元(operational taxonomic units,OTU)水平上,发现252个核心OTU,累计平均相对含量高达74.22%。由此可见,PCR-DGGE和MiSeq高通量测序的结果综合分析得出恩施地区腊肉中的细菌主要为葡萄球菌属(Staphylococcus)、嗜冷杆菌属(Psychrobacter)和假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)。

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。

基于Miseq高通量测序技术的古襄阳酒窖泥细菌多样性评价

使用Miseq高通量测序技术对4份古襄阳酒业浓香型白酒窖泥样品的细菌多样性进行了评价,同时通过选择性培养分离出窖泥中的优势乳酸菌,再利用16S r DNA序列分析方法,对其进行初步鉴定。结果表明,乳酸杆菌是古襄阳酒窖池中的优势细菌,其相对含量高达92.02%。在分类操作单元(OTU)水平上,发现8个核心OTU相对含量>1.0%,其中7个隶属于乳酸杆菌属(Lactobacillus)。4份古襄阳酒业浓香型白酒窖泥样品中共分离到12株菌株,初步鉴定其全部为副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)。

应用MiSeq测序分析自然发酵豆酱酱块中微生物的多样性

为探究传统自然发酵豆酱酱块中微生物多样性,本文首次应用Miseq测序对采自沈阳胡台的6家传统自然发酵成熟酱块样品进行微生物测序分析。结果表明,在门水平上,细菌的优势菌门为厚壁菌门(Firmicutes),真菌为子囊菌门(Ascomycota);在属水平上,主要细菌为乳杆菌属(Lactobacillus)、肠球菌属(Enterococcus)、明串珠菌属(Leuconostoc),主要真菌为青霉菌属(Penicillium)、毛霉菌属(Mucor)。主成分分析(Principal component analysis,PCA)结果显示,同一地区不同农家制作的酱块,绝大多数样品的微生物细菌菌群之间都存在紧密联系。

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。

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Miseq法纳豆冻干粉对小鼠肠道菌群影响的研究

抗生素近年来被滥用,它抑制或杀死微生物使得机体菌群失调。因此找出一种抗生素的安全有效替代物非常有必要,而益生菌是一种有效的替代物。本研究以纳豆冻干粉为原料,正常小鼠和肠道菌群失衡小鼠为动物试验模型,采用体内灌胃试验和Miseq方法研究纳豆冻干粉对小鼠肠道菌群的影响并进行生物信息分析。分析多样本间的肠道菌群多样性和单样本属水平上的分类情况;分析纳豆芽孢杆菌及益生菌、致病菌的菌数变化情况。预期的研究结果为揭示纳豆芽孢杆菌的肠道菌群调节机理提供科学依据,对人类健康和传统发酵食品微生物的开发具有十分重要的意义。

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。

基于Miseq法研究纳豆芽孢杆菌制剂对小鼠肠道菌群的影响

以正常小鼠和抗生素介导肠道菌群失衡的小鼠为动物试验模型,采用纳豆芽孢杆菌制剂进行体内灌胃试验和Miseq方法研究纳豆芽孢杆菌制剂对小鼠肠道菌群的影响并进行生物信息分析。分析多样本间的肠道菌群的多样性和单样本的门水平及属水平上的分类情况;通过聚类分析方法分析小鼠肠道菌群在不同时间的变化情况,并对纳豆芽孢杆菌制剂进行剂量分析。

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MiSeq技术的枯草期放牧蒙古羊瘤胃细菌多样性分析

为了阐明枯草季节牧草对放牧蒙古羊瘤胃生理功能的影响,明确放牧蒙古羊瘤胃消化的限制性因素,随机选取终年放牧的6只蒙古羊,在枯草期通过口腔采取蒙古羊瘤胃液,利用MiSeq高通量测序技术分析了瘤胃细菌种群的结构和多样性。结果表明,共得到了2 774个操作分类单元(Operational taxonomic unit,OTU),平均每个样品OTU为462.30。放牧蒙古羊瘤胃细菌共有13个门、24个纲、30个目、59个科、85个属被鉴定。在门水平上,厚壁菌门(Firmicutes,58.59%)、拟杆菌门(Bacteroidetes,18.18%)为放牧蒙古羊瘤胃中的优势细菌种群;在科水平上,主要包括瘤胃菌科(Ruminococcaceae,15.43%)、毛螺菌科(Lachnospiraceae,14.86%)和克里斯蒂娜科(Christensenellaceae,11.90%);在属水平上,普雷沃氏菌属(Prevotella,2.89%)和Candidatus saccharimonas(2.89%)是放牧蒙古羊瘤胃中的优势种群。说明冬春季枯草期放牧蒙古羊瘤胃细菌表现出典型的纤维消化菌群特征,因此,为瘤胃菌科和毛螺菌科提供营养,能够有效改善蒙古羊瘤胃的发酵功能,提高其对牧草的消化率。