基于高通量测序技术分析不同窖龄窖泥真菌群落多样性与空间异质性

利用Illumina NovaSeq高通量测序、冗余分析和FUNGuild等方法对甘肃金徽酒10a和50a窖龄窖池及其不同空间位置窖泥的真菌群落结构、真菌菌群与理化因子之间的关系以及真菌功能预测等进行研究。结果表明,随着窖池深度的增加,10 a窖池窖泥的多样性和丰富度呈现降低趋势,50 a窖池窖泥的多样性整体呈现升高趋势,而丰富度则呈现先降低后升高趋势,其中10a窖池窖壁上层的多样性和丰富度均显著高于其他位置(P<0.05),而50a窖池窖底层的多样性和丰富度均显著高于其他位置(P<0.05)。10a窖池窖壁层的多样性和丰富度显著高于50a窖池(P<0.05),而50a窖底层的多样性和丰富度明显高于10a窖池(P<0.05)。所有窖泥样品共检测到21个真菌门和520个真菌属,其中子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)和罗兹菌门(Rozellomycota)4个优势真菌门以及曲霉属(Aspergillus)和哈萨克斯坦酵母属(Kazachstania)等多数优势真菌属的相对丰度随窖池窖龄和空间位置的变化差异显著(P<0.05)。镰刀霉属(Fusarium)、Aspergillus、Kazachstania和红曲霉属(Monascus)与水分、腐殖质、K^(+)和Ca^(2+)含量呈正相关,枝孢菌属(Cladosporium)、维希尼克氏酵母属(Vishniacozyma)与pH值呈正相关。窖泥真菌营养类型主要有腐生营养型和病理-腐生-共生营养型等7种,功能类群包括4个单一功能群和7个混合功能群。通过系统分析不同窖龄窖池和空间位置的窖泥真菌群落多样性,为明确甘肃金徽酒窖泥的真菌群落结构及空间分布规律奠定了理论基础。

病原宏基因组高通量测序生物信息学分析质量评价的研究现状与思考

病原宏基因组高通量测序(mNGS)技术已成为感染病原学诊断的新工具,由实验操作(湿实验)和生物信息学分析(干实验)两部分组成。干实验由算法和数据库构成,其功能是对湿实验产生的测序数据进行分析处理后输出检测结果。干实验的性能受到测序数据中复杂多变的干扰因素的影响,包括临床样本中大量的人源核酸、试剂与耗材携带的微生物核酸、采样与湿实验引入的环境微生物核酸、数据库中基因组质量不均一或不同物种基因组之间的相似性过高导致的错误比对与注释,以及算法与参数差异对分类鉴定的影响等。上述干扰因素可能来自mNGS检测各个环节,不仅可能导致干实验输出错误的物种鉴定和微生物检测结果,也给干实验的质量控制与评价带来较大挑战。本文综述了mNGS干实验质量控制的关键问题以及关于质量评价方法的思考。

基于高通量测序技术分析菌草酒发酵过程中的真菌群落变化

【目的】菌草酒是采用菌草为原料酿造的白酒,了解菌草酒不同发酵时期的真菌群落演变规律和优势真菌群落,为建立菌草酒微生物信息数据库、探究菌草酒的发酵机理、提升菌草酒的品质提供理论基础和科学依据。【方法】采用Illumina MiSeq高通量测序技术对菌草酒酿造过程中不同发酵时期的酒醅样本进行测序分析,揭示菌草酒发酵过程中真菌群落的分布和演替规律。【结果】在菌草酒发酵过程中,真菌群落的分布在不同发酵时期不断调整和平衡,共注释到8个门、22个纲、50个目、110个科、243个属。在门水平上分析,优势真菌门包括子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和接合菌门(Zygomycota),平均相对丰度分别为92.32%、4.88%和1.34%,其中子囊菌门是整个发酵过程中的核心优势菌门。在属水平上分析,优势真菌属包括未分类属、酵母属(Saccharomyces)、曲霉属(Aspergillus)、青霉属(Penicillium)、木耳属(Auricularia)、被孢霉属(Mortierella)和镰刀菌属(Fusarium),平均相对丰度分别为45.53%、35.11%、2.72%、2.06%、1.60%、1.25%和1.00%,其中未分类属和酵母属在发酵过程中发挥重要作用。主成分分析(Principal component analysis,PCA)结果显示,发酵前和发酵后样本真菌群落的遗传距离均较远。【结论】菌草酒酿造过程不同发酵时期的酒醅中真菌群落的组成和多样性存在较大差异,而发酵前和发酵后的群落结构差异最为显著。

宏基因组高通量测序诊断假体周围关节感染Meta分析

目的 系统评价高通量测序(mNGS)对假体周围关节感染(PJI)的诊断价值。方法 检索PubMed等7个数据库所有评估mNGS对PJI诊断价值的研究,截至2022年3月。采用QUADAS-2工具评估研究质量,采用RevMan 5.3软件和Meta-Disc 1.4软件进行Meta分析。结果 共纳入8项研究,涉及402例PJI患者。mNGS诊断PJI的合并敏感性(SEN)、合并特异性(SPE)、诊断比值比(DOR)、阳性似然比(+LR)、阴性似然比(-LR)和受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)分别为0.93、0.90、10.19、0.07、109.20和0.971 4。结论 mNGS诊断PJI效能较高。

转座酶可及性染色质测序法联合RNA测序探究解旋酶样转录因子基因的缺失对肝细胞癌的影响

目的:探究解旋酶样转录因子(helicase like transcription factor,HLTF)基因在肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)中潜在的调控机制。方法:构建HLTF基因稳定敲除的HCC细胞株。应用RNA测序法(RNA sequencing,RNA-seq)检测并分析肝癌细胞HLTF基因敲除前后的差异表达基因。应用转座酶可及性染色质测序法(assay for transposase-accessible chromatin using sequencing,ATAC-seq)检测HLTF基因敲除前后肝癌细胞染色质可及性的改变。采用RNA-seq和ATAC-seq多组学数据进行联合分析,寻找HLTF基因潜在的下游调控通路和关键基因。结果:癌症基因组图谱(the cancer genome atlas,TCGA)数据库分析表明HLTF基因在HCC组织中的表达水平升高,且其高表达与HCC预后不良有关联;RNA-seq分析结果显示,与野生型肝癌细胞相比,HLTF基因敲除细胞中有563个基因的表达水平上调,656个基因的表达水平下调;ATAC-seq分析结果显示,共27818个区域在HLTF基因缺失时染色质可及性发生显著改变,其中14225个区域染色质可及性增强,13593个区域染色质可及性减弱;对染色质可及性改变的区域进行motif富集分析,数据显示在染色质可及性增强的区域,Atf3、Fra1和BATF等被富集,在染色质可及性减弱的区域,Fra1、Fra2和JunB等被富集;RNA-seq和ATAC-seq多组学数据联合分析表明,重叠基因主要富集在花生四烯酸代谢通路、Wnt信号通路、钙离子信号通路和转化生长因子β(transforming growth factorβ,TGF-β)信号通路等。HLTF基因的缺失使核RNA输出因子3(nuclear RNA export factor 3,NXF3)基因表达水平升高。NXF3基因高表达的HCC患者的预后较NXF3基因低表达的HCC患者好。结论:在HCC中,HLTF基因可能参与调控花生四烯酸代谢通路、Wnt信号通路和TGF-β信号通路等,NXF3基因可能是HLTF基因的潜在下游基因。

基于高通量测序的表层水体纤毛虫多样性评估方法比较与优化

基于扩增子的高通量测序技术广泛应用于微型生物多样性的研究,不同的测序手段和数据分析流程,影响着微型生物多样性与群落结构的分析结果。本研究以易于形态鉴定的砂壳纤毛虫作为研究对象,比较DNA测序、RNA测序和形态学方法检获的多样性和物种组成等,探究序列分析流程中关键步骤:嵌合体处理、可操作分类单元分析方法选择、合并相似分类单元以及去除稀有类群等对多样性结果的影响。研究结果显示无论基于DNA还是RNA的分子手段与形态学方法检获的主要物种基本一致,与DNA测序相比,RNA测序检获的物种数少,但差异不显著。基于97%以上相似度聚类和单核苷酸变异所得群落结构相似,无显著差异;且所有分析方法都能在一定程度上反映出自然界中不同类群的相对丰度。相较于单核苷酸变异和其他相似度阈值,99%相似度下聚类所得多样性更为接近形态学结果。去除嵌合体和稀有类群(去除阈值:DNA测序0.05%;RNA测序0.07%),可明显改善分子多样性虚高的问题。本研究为纤毛虫等真核微生物的分子多样性研究提供了科学的数据分析流程,对未来真核微生物多样性研究具有指导意义。

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。

基于高通量测序探究空间电场对带鱼保鲜过程中微生物群落的影响

为研究空间电场技术对带鱼的保鲜效果,采用高通量测序(Illumina Miseq)技术,对舟山带鱼在空间电场结合微冻保鲜贮藏期间菌相变化及其碱基段进行基因测序,通过操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU)群落聚类及相关分析、多样性指数分析、菌群组成分析、样本菌落结构分析、相关性分析,分析影响带鱼保鲜效果的微生物菌落组成和生物信息。设置3 kV/m和2 kV/m两组电场参数,并以无电场处理组作为对照,各组均置于-4℃下低温贮藏,探究不同强度电场处理对舟山带鱼微生物群落组成的影响。根据菌属相对丰度结果,推测空间电场结合低温对舟山带鱼保鲜过程中,嗜冷杆菌属(Psychrobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)、紫色杆菌属(Janthinobacterium)对带鱼腐败变质的影响显著,20 d后,经3 kV/m处理的样品其OTU6嗜冷菌属和OTU13假单胞菌属的相对丰度均小于1%,而且OTU7、OTU14、OTU8、OTU9等菌属未被OTU聚类。结果表明,带鱼在冷藏过程中存在卫生质量风险,而空间电场能够有效抑制带鱼贮藏过程中腐败菌的增殖,从而延长带鱼的货架期。

染色质转座酶可及性测序研究与数据分析

在真核生物中,染色质作为遗传物质DNA的载体,直接参与基因的表达调控。染色质的可及性是指染色质中的DNA能与转录因子等蛋白复合物结合的区域,对染色质可及性的测定可为获取开放区域的信息、核小体定位信息以及转录因子结合信息提供基础依据。随着高通量测序技术的进步以及测序成本的降低,研究者已开发多种研究染色质可及性的测序方法,该文介绍4种常见的染色质可及性测序方法,对其中的染色质转座酶可及性测序(assay for transposase-accessible chromatin with high-throughput sequencing,ATAC-seq)的原理和数据分析方法进行重点描述,讨论ATAC-seq的应用与发展趋势,为染色质可及性以及基因表达调控的研究提供参考。

基于高通量测序技术的不同产地腐乳微生物多样性分析

为了解我国不同产地及风味腐乳中微生物的多样性。本研究基于高通量测序(high throughput sequencing,HTS)技术,对16种不同产地的腐乳样品中的微生物群落的多样性和差异性展开分析研究。细菌多样性结果显示,在属水平上,腐乳中含量最丰富的是芽孢杆菌属(Bacillus)和乳酸菌属(Lactobacillus),这两个属也分别代表了腐乳发酵后期的优势菌群;真菌多样性结果显示,腐乳中含有大量曲霉属(Aspergillus)和放射毛霉属(Actinmucor sp.)等水解酶产生菌;化学成分测定结果显示,不同产地对于腐乳中的化学成分具有一定的影响,腐乳中可溶性蛋白含量以及氨基氮含量与样品中的芽孢杆菌分布呈现正相关;主坐标分析结果显示,16种产地的腐乳样品中的真菌菌群结构与地区存在一定的聚类关系,具体表现为中国东部地区的真菌(ZJ2、ZJ4、ZJ5、ZJ6、SH9、AH11和JX12)可以归为一组,说明腐乳的真菌群落可能受地理因素的影响。本研究加深了对腐乳中微生物群落多样性的了解,为提高传统发酵调味品的品质提供理论支持。

基于高通量测序技术分析不同原料海南酸瓜细菌多样性及食品安全风险

目的探究海南传统酸瓜的细菌群落结构,为发酵酸瓜的品质提升和食品安全防控提供理论基础。方法收集3种海南地区常见原料(小西瓜、哈密瓜、葫芦瓜)腌制的传统酸瓜,利用Illumina Miseq高通量测序技术解析其细菌多样性,并比较其差异,并对潜在的可利用微生物资源和引发食品安全风险的条件致病菌进行分析。结果不同原料发酵的酸瓜具有不同的细菌群落,3种海南酸瓜中优势细菌主要有乳杆菌属(Lactobacillus)、魏斯氏菌属(Weissella)、片球菌属(Pediococcus),其中乳杆菌属相对丰度占90%以上;同时,由哈密瓜制作的酸瓜中检测到了条件致病菌大肠-志贺菌属(Escherichia-Shigella)和克罗诺属(Cronobacter),存在一定的食用安全风险。结论海南酸瓜中蕴藏着丰富的乳酸菌菌群资源,为传统发酵食品产业资源发掘利用提供一定的理论基础和科学支撑,对影响食用安全的肠杆菌科等的防控也是发酵食品加工制作、储存销售过程中需要加强监管的一个重要方面。

高通量基因测序分析119例胚胎停育染色体核型

胚胎停育是指妊娠早期胚胎停止发育、丢失的病理过程,多发生在妊娠7-10周,近年来发病率呈上升趋势。导致胚胎停育的因素很多,其中主要是因为胚胎染色体异常,胚胎停育的绒毛染色体异常率可达50%-70%,实际上由于受到检测方法准确性的制约,染色体的异常可能明显高于这个比例。而精确检测流产组织核型,有利于寻找胚胎停育病因、评估预后及指导后续的治疗。

羊水细胞高通量测序与染色体核型分析在产前诊断中的应用研究

目的通过高通量测序技术（即下一代测序技术，nextgenerationsequencing，NGS）检测孕妇羊水细胞DNA，与染色体核型分析进行对比，探索NGS在羊水细胞产前诊断中的应用价值。方法选取孕龄在18～24周之间的高龄妊娠、唐氏综合征生化筛查高风险和（或）彩超显示胎儿异常并同意产前诊断的孕妇101例，抽取孕妇羊水，提取羊水细胞DNA，制备测序文库，应用IonProton测序仪检测，所得的DNA序列与人类DNA参考数据库比对并作统计分析，并与同一样本染色体核型分析进行对照分析。结果101例羊水样本处理后经NGS技术检测判定2例染色体数目异常，37例染色体片段缺失／重复；羊水细胞培养检出2例染色体数目异常，2例9号染色体臂间倒位，2例多态性。结论利用高通量测序技术检测孕妇羊水中DNA诊断胎儿染色体数目异常，其特异性与染色体核型分析技术具有较高的一致性，并可检测出缺失／重复。染色体核型分析技术与高通量测序技术相结合在检测出生缺陷上具有较好的临床实际应用价值，并可进一步展开对疾病候选基因的研究。

基于高通量测序技术的78例稽留流产绒毛染色体分析

自然流产的发生率占到临床妊娠的15%~20%,且大多都发生在孕早期。引起自然流产的因素众多,如遗传、免疫、血型、感染、解剖、内分泌、环境等,所以准确找到流产原因并有针对性的进行临床指导就显得尤为重要。而这其中,超过一半的孕早期流产都是由遗传缺陷所导致的,其中胚胎染色体数目异常和结构异常是最主要的2个原因。

基于高通量测序的四种落叶果树根际土壤真核生物结构多样性分析

为探究4种落叶果树土壤根际真核生物结构多样性,对石榴、桃树、银杏、樱桃土壤根际真核生物结构的多样性进行测序、分析。共得到2 368个OTUs,银杏样品的辛普森指数相对较低,香农指数相对较高,显示该样品群落多样性相对较高,银杏样品的ACE指数和Chaol指数都比其他样品高,表明银杏样品群落丰富度相对较高。在属水平上,石榴样品真菌群落有4个真菌优势菌属,主要是毛壳菌属(18.68%)和镰刀菌属(6.77%)。桃树样品真菌群落有5个真菌优势菌属,主要是镰刀菌属(8.87%)和毛壳菌属(7.00%)。樱桃样品真菌群落有6个真菌优势菌属,主要是毛壳菌属(22.66%)、镰刀菌属(15.91%)及被孢霉属(11.16%)。银杏样品真菌群落有7个真菌优势菌属,主要是毛壳菌属(9.08%)和Parastagonospora(5.83%)。4种果树样品的优势类群主要是真菌,不同果树样品根际土壤真菌群落差异较大。

高通量测序联合染色体核型分析在NT增厚胎儿中的应用价值

目的:探讨颈项部透明层厚度(NT)增厚胎儿行高通量测序技术和染色体核型分析产前诊断的价值。方法:将2017年1月至2019年12月因胎儿NT≥2.5 mm在佛山市妇幼保健院产前诊断中心行产前诊断的孕妇作为研究对象。共收集羊水、绒毛457份。胎儿样本同时进行高通量测序及染色体核型分析,比较两者的结果。结果:457份样本核型分析异常核型检出率14.2 %(65例),染色体拷贝数检测检出率22.1 %(101例)。65例染色体核型异常中,除1例平衡易位和2例倒位外,高通量测序均检测出片段异常。此外,21例<6 mm 拷贝数变异(CNVs)类型明确致病、可能致病或致病性未知的染色体微缺失微重复,核型分析未发现异常。结论:高通量测序在NT异常增厚胎儿产前诊断中具有良好的临床应用价值。高通量测序无需培养,不仅能发现非整倍体,还能检出染色体核型分析无法检测的微缺失/微重复。但无法检出平衡易位及倒位。染色体核型分析同时进行高通量测序,有利于提高NT增厚胎儿产前诊断阳性检出率。

基于高通量测序的四种落叶果树根际土壤真核生物结构多样性分析(英文)

为探究四种落叶果树土壤根际真核生物结构多样性情况,对石榴、桃树、樱桃、银杏土壤根际真核生物结构的多样性进行高通量测序和比较分析。结果表明:测序共获得2368个OTUs,银杏样品的辛普森指数较低,香农指数较高,表明该样品的群落多样性较高,银杏样品的ACE指数和Chaol指数都比其他样品高,表明银杏样品群落丰富度较高。在属水平上,石榴样品真菌群落有四个真菌优势菌属,主要是毛壳菌属(Chaetomium,18.68%)和镰刀菌属(Fusarium,6.77%)。桃树样品真菌群落有五个真菌优势菌属,主要是镰刀菌属(Fusarium,8.87%)和毛壳菌属(Chaetomium,7.00%)。樱桃样品真菌群落有六真菌优势菌属,主要是毛壳菌属(Chaetomium,22.66%)、镰刀菌属(Fusarium,15.91%)及被孢霉属(Mortierella,11.16%)。银杏样品真菌群落有七个真菌优势菌属,主要是毛壳菌属(Chaetomium,9.08%)和Parastagonospora(5.83%)。四种果树样品的优势类群主要是真菌,不同果树样品根际土壤真菌群落差异较大。

高通量基因测序技术在自然流产胎儿绒毛染色体的核型分析

目的探讨自然妊娠与辅助生殖助孕(ART)流产组织胎儿绒毛染色体异常情况。方法采用高通量测序技术对364例流产组织进行染色体核型分析,并根据染色体非显带核型对三体核型进行分组,将其分为A、B、C、D、E、F、G 7组。结果 (1)绒毛染色体总异常发生率为48.90%(178/364),自然妊娠组绒毛染色体异常发生率显著高于ART组(52.85%vs 40.68%)(P=0.033);异常核型以三体型最多见,占65.17%,染色体微缺失/微重复次之,占15.73%;(2)ART组<35岁与≥35岁胚停组织绒毛染色体异常发生率差异无统计学意义,自然妊娠组两者间差异有统计学意义(P=0.005);(3)流产组织中女性胚胎异常核型占总异常核型的46.89%,男性胚胎占53.11%,两者差异有统计学意义(P=0.007);(4)ART组以复发性流产最常见,占60.00%;(5)自然流产组织中胚胎异常核型主要分布于E组和G组,男胚A组异常核型显著多于女胚(P=0.007)。结论高通量测序在自然流产绒毛组织染色体核型分析中有较高的应用价值,有助于判断早期流产的遗传学病因,为再次妊娠遗传学咨询提供服务。

新一代高通量测序技术在产前胎儿CNVs检测中的应用效果

目的:比较高通量测序技术对B超检测异常胎儿全基因组拷贝数变异(CNVs)产前诊断的应用价值。方法:选择2020年1月-2021年12月本院产前B超检查胎儿结构异常或软指标异常的孕中期孕妇,分别收集B超检测异常胎儿的羊水及脐血样本,采用高通量测序技术联合染色体核型技术进行检测。结果:获得羊水样本2187例,B超检测结构异常胎儿529例(24.2%),软指标异常胎儿1658例(75.8%);获得脐血样本325例,B超检测结构异常胎儿22例(6.8%),软指标异常胎儿303例(93.2%)。羊水样本中B超检测异常胎儿使用染色体核型检测异常率(10.0%)低于CNVs检测技术(22.1%),脐血样本中B超检测异常胎儿使用染色体核型检测异常率(6.8%)也低于CNVs检测技术(25.2%)。羊水样本中,CNVs检测染色体核型异常胎儿的灵敏度为99.5%,特异度100.0%(1/1);CNVs检测染色体核型正常胎儿的灵敏度为99.9%(1961/1964),特异度100.0%(5/5)。脐血样本中,CNVs检测染色体核型异常胎儿的灵敏度为95.5%,特异度为100.0%(4/4);CNVs检测染色体核型正常胎儿的灵敏度为95.7%,特异度100.0%(4/4)。结论:高通量测序技术对于B超筛查的异常胎儿CNVs产前检测异常率高于染色体核型技术,一定程度提高产前诊断水平,更好地作为产前染色体核型分析技术的补充。

高通量测序技术检测孕早期自然流产绒毛样本染色体异常发生的Meta分析

目的通过单组率的Meta分析,探索早期流产绒毛样本染色体异常发生情况。方法以自然流产、高通量测序技术等为检索词在CNKI,Pubmed等相关中英文数据库等进行检索,筛选纳入高通量测序技术检测孕早期自然流产绒毛样本染色体异常发生情况的文献,采用Revman 4.3软件进行荟萃分析。结果该研究共纳入12篇文献,723例样本。Meta分析结果显示:在723例孕早期流产绒毛样本中,染色体异常共计477例,总体异常率为68%(0.58~0.76),染色体数目异常率为50%(0.43~0.57),染色体微缺失/微重复异常率为16%(0.09~0.24)。结论高通量测序可以作为检测孕早期绒毛样本染色体异常的重要手段,染色体异常是孕早期自然流产的重要原因。