16S rDNA测序

简介

细菌rRNA(核糖体RNA)按沉降系数可分为3种,分别为5S、16S以及23S rRNA。16S rRNA为核糖体RNA的一个亚基, 16S rDNA即编码该亚基的基因。16S rDNA 序列包含10个保守区域和9个可变区域,保守区在细菌间差异不大,高变区具有属或种的特异性。对V4可变区进行测序,可对环境(如土壤、水源、皮肤、肠道等)的微生物多样性进行分析。获得的物种分类、物种丰度、种群结构、系统进化、群落比较等信息对环境中微生物组成及进化、微生态研究有重要指导作用。 16S rDNA测序无需对微生物进行分离培养,直接提取样本DNA进行扩增和测序,能够高效、高通量,一次性获得样本中所有微生物组成信息、全面鉴定样本中的物种。


建库方法


技术流程


分析结果展示

样品相关性heatmap


基于分类等级树的组间差异分类单元展示


Krona的分类学组成信息交互展示图



康测技术优势

  • 结合自主研发UID技术,实现准确纠错和精确定量,精确还原物种丰度和菌群结构
  • 提高OTU分类阈值,达到不仅是种属、甚至株系的高分辨率
  • 帮助对细菌突变频率、菌群组成的变化机制等进行更深入的研究

案例解析

作者发现肠道寄生虫(多形螺旋线虫)感染能缓解宿主小鼠的过敏性哮喘,猜测该免疫反应的变化是由于多形螺旋线虫(Hpb)感染引起肠道内菌群变化导致。作者因此取感染Hpb和未感染的小鼠的粪便样本,对16S rDNA的V4高变区进行测序。 未感染的新生小鼠肠道菌群中,典型菌类有拟杆菌(Bacteroidales)和乳酸杆菌(Lactobacillales),而感染Hpb小鼠肠道中出现了梭菌(Clostridiales)(图A)。梭菌可产生短链脂肪酸(short chain fatty acid,SCFA),作者在感染Hpb的小鼠盲肠样本中检测到SCFA含量升高。 在 16S rDNA 测序分析中,首先对相似性序列进行聚类,分成数量较少的分类单元,再基于分类单元进行物种注释。通过对不同样本 OTU(操作分类单元,Operational Taxonomic Unit)进行PCoA分析(主坐标轴分析,Principal Coordinates Analysis),可获得样本间的差异和距离信息。测序结果显示:Hpb感染对盲肠菌群结构组成产生影响,但对肠道内菌群数量和菌类多样性影响甚微,PCoA分析可以区分感染和未感染小鼠(图B、C)。

参考文献:

Zaiss M M, Rapin A, Lebon L, et al. The Intestinal Microbiota Contributes to the Ability of Helminths to Modulate Allergic Inflammation[J]. Immunity, 2015, 43(5):998.