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实验室在高效微生物宏基因组测序技术研发方面取得重要进展
发布人:王青  发布时间:2022-01-27   动态浏览次数:240

  

20221月26日,中国海洋大学海洋生物遗传学与育种教育部重点实验室包振民院士和王师教授团队与中科院青岛生物能源与过程所徐健研究员团队合作在国际基因组学领域权威期刊Genome Biology上发表了最新研究成果 “Species-resolved sequencing of low-biomass or degraded microbiomes using 2bRAD-M” (种阶元解析精度的微量或降解微生物宏基因组测序技术—2bRAD-M)。

微生物组(microbiome)分析作为可获取生物体或环境全部微生物种类和丰度信息的核心技术手段,已在医药、环境、农业、水产等领域被广泛使用并展现出重要的应用潜力。当前,解析微生物群落的物种构成主要依赖于两种高通量研究技术:扩增子测序(16S/18S/ITS)和鸟枪宏基因组测序(WMS)。然而目前主流的两种技术手段都存在一定的瓶颈问题。传统的扩增子测序技术虽适用于微量样本分析,但存在偏好性高、分辨率低等问题,而且无法同时检测细菌、真菌、古菌。鸟枪法宏基因组测序虽能实现全基因组精度解析,但其测序成本颇高、且难以应用于微量、高度降解样本。因此,亟待开发一种高分辨率、高准确性、高敏感性,并且可以同时对多种微生物类群进行鉴定的低成本微生物组测序技术。

实验室团队前期建立2b-RAD技术原理基础上NatureMethods 2012NatureProtocols 2016),合作团队成功研发出一种新型、高效的“简化”宏基因组分析技术2bRAD-M,该技术通过对约1%的宏基因组测序即可实现高精度解析全部微生物种类和丰度信息。研究团队构建了涵盖17万种微生物(包含真菌、细菌、古菌)的2bRAD特征标签数据库,提供了标准化的2bRAD-M宏基因组分析流程通过对多种人工混合和自然来源菌群样本的评估结果显示,2bRAD-M在极大降低成本的同时,可实现与鸟枪法宏基因组测序分辨率相当的物种水平分类和丰度鉴定。为重要的是,2bRAD-M技术还可实现对现有微生物组技术难以完成的极度困难样品的分析,包括低至1pg的痕量样品、高度降解DNA(仅50bp),以及99%宿主DNA污染的微生物样品都具有较高的检测灵敏度和结果重现性。2bRAD-M技术为微生物宏基因组研究提供了一种高效、便捷、低成本的检测手段,在动植物的微生物组成分析、复杂环境微生物群落研究以及临床医学样本检测等领域具有广阔的应用前景。

中国海洋大学海洋生物遗传学与育种教育部重点实验室、方宗熙-萨斯海洋分子生物学研究中心王师教授和中科院青能所单细胞中心徐健研究员、黄适博士为本文的共同通讯作者。研究工作获得国家自然科学基金、国家重点研发计划、山东省泰山学者等项目资助,以及青岛欧易生物科技有限公司深度技术支持和宝洁公司的研发协助。

  

1. 2bRAD-M技术原理及分析流程

  

2. 2bRAD-M可实现对高宿主污染、高度降解和痕量菌群等困难样本分析

  

论文链接:https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-021-02576-9


  

  

  


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