生物技术进展 ›› 2023, Vol. 13 ›› Issue (1): 115-123.DOI: 10.19586/j.2095-2341.2022.0158
刘昕1(), 胡会玲1, 张敏爱2, 薛帼珍1, 闫晓睿1, 张希春1(
), 刘计权1(
)
收稿日期:
2020-09-08
接受日期:
2020-11-30
出版日期:
2023-01-25
发布日期:
2023-02-07
通讯作者:
张希春,刘计权
作者简介:
刘昕 E-mail:1113984315@qq.com;
基金资助:
Xin LIU1(), Huiling HU1, Minai ZHANG2, Guozhen XUE1, Xiaorui YAN1, Xichun ZHANG1(
), Jiquan LIU1(
)
Received:
2020-09-08
Accepted:
2020-11-30
Online:
2023-01-25
Published:
2023-02-07
Contact:
Xichun ZHANG,Jiquan LIU
摘要:
应用高通量测序技术比较不同预处理对小鼠粪样菌群结构的影响,以期为后续相关研究提供参考依据。采集昆明小鼠新鲜粪样,分为原始粪样组、生理盐水处理组和PBS处理组,提取粪样DNA,采用Illumina MiSeq平台进行测序对3组样本的16S rRNA V3~V4区基因文库进行生物信息学分析。结果显示,3组样本拥有共同的OTUs 188个,不同预处理对粪样微生物多样性和丰度产生影响,生理盐水处理组、PBS处理组和原始粪样组分别检出14、11、12个门,3组样本共有门11个;分别检出24、21、21个纲,3组样本共有纲20个;分别检出62、55、59个科,3组样本共有科26个;分别检出147、126、137个属,3组样本共有属117个。总体来看,生理盐水处理组微生物多样性和丰度相对最高,原始粪样组次之,PBS处理组最低。粪样经生理盐水处理后,能在一定程度上提高肠道菌群检测的准确性。
中图分类号:
刘昕, 胡会玲, 张敏爱, 薛帼珍, 闫晓睿, 张希春, 刘计权. 不同预处理对小鼠粪样菌群高通量测序分析结果的影响[J]. 生物技术进展, 2023, 13(1): 115-123.
Xin LIU, Huiling HU, Minai ZHANG, Guozhen XUE, Xiaorui YAN, Xichun ZHANG, Jiquan LIU. Effect of Different Pretreatment on the Results of High-throughput Sequencing of Microbial Community in Mouse Feces[J]. Current Biotechnology, 2023, 13(1): 115-123.
样本编号 | Clean-tags | Valid-tags | Valid-tags mean length/bp | OTUs |
---|---|---|---|---|
S1 | 76 432 | 63 910 | 412.69 | 656 |
S2 | 77 145 | 65 163 | 412.34 | 661 |
S3 | 77 400 | 65 576 | 412.63 | 670 |
P1 | 72 165 | 61 166 | 419.79 | 351 |
P2 | 75 419 | 65 217 | 420.02 | 373 |
P3 | 75 107 | 65 796 | 421.21 | 368 |
Y1 | 75 933 | 64 761 | 419.98 | 442 |
Y2 | 69 909 | 56 015 | 420.04 | 424 |
Y3 | 77 752 | 65 465 | 419.02 | 436 |
表1 3组9个样本的OTUs分析
Table 1 OTUs analysis of 9 samples in 3 groups
样本编号 | Clean-tags | Valid-tags | Valid-tags mean length/bp | OTUs |
---|---|---|---|---|
S1 | 76 432 | 63 910 | 412.69 | 656 |
S2 | 77 145 | 65 163 | 412.34 | 661 |
S3 | 77 400 | 65 576 | 412.63 | 670 |
P1 | 72 165 | 61 166 | 419.79 | 351 |
P2 | 75 419 | 65 217 | 420.02 | 373 |
P3 | 75 107 | 65 796 | 421.21 | 368 |
Y1 | 75 933 | 64 761 | 419.98 | 442 |
Y2 | 69 909 | 56 015 | 420.04 | 424 |
Y3 | 77 752 | 65 465 | 419.02 | 436 |
组别 | Chao 1 | Observed-species | Simpson | Shannon | Goods coverage |
---|---|---|---|---|---|
S组 | 707.32 ± 14.090a | 650.17 ± 5.500a | 0.94 ± 0.001a | 5.59 ± 0.030a | 0.998 379a |
P组 | 418.67 ± 10.430c | 353.07 ± 8.110c | 0.78 ± 0.010c | 3.42 ± 0.050c | 0.998 581a |
Y组 | 496.76 ± 12.680b | 424.83 ± 3.820b | 0.85 ± 0.020b | 4.12 ± 0.050b | 0.998 225a |
表2 不同预处理组粪样菌群的多样性指数
Table 2 Diversity index of faecal flora in different pretreatment groups
组别 | Chao 1 | Observed-species | Simpson | Shannon | Goods coverage |
---|---|---|---|---|---|
S组 | 707.32 ± 14.090a | 650.17 ± 5.500a | 0.94 ± 0.001a | 5.59 ± 0.030a | 0.998 379a |
P组 | 418.67 ± 10.430c | 353.07 ± 8.110c | 0.78 ± 0.010c | 3.42 ± 0.050c | 0.998 581a |
Y组 | 496.76 ± 12.680b | 424.83 ± 3.820b | 0.85 ± 0.020b | 4.12 ± 0.050b | 0.998 225a |
组别 | S组 | P组 | Y组 |
---|---|---|---|
拟杆菌门 | 0.469 ± 0.003a | 0.455 ± 0.013a | 0.415 ± 0.056a |
厚壁菌门 | 0.478 ± 0.007a | 0.151 ± 0.031c | 0.251 ± 0.035b |
变形菌门 | 0.049 ± 0.005b | 0.388 ± 0.046a | 0.330 ± 0.025a |
放线菌门 | 0.001 ± 0.000b | 0.004 ± 0.002a | 0.003 ± 0.000ab |
脱铁杆菌门 | 0.001 ± 0.000a | 0.001± 0.000a | 0.001 ± 0.000a |
表3 在门水平上不同粪样处理组的相对丰度(Xˉ±S)
Table 3 Relative abundance of fecal samples in different treatment groups at phylum level(Xˉ±S)
组别 | S组 | P组 | Y组 |
---|---|---|---|
拟杆菌门 | 0.469 ± 0.003a | 0.455 ± 0.013a | 0.415 ± 0.056a |
厚壁菌门 | 0.478 ± 0.007a | 0.151 ± 0.031c | 0.251 ± 0.035b |
变形菌门 | 0.049 ± 0.005b | 0.388 ± 0.046a | 0.330 ± 0.025a |
放线菌门 | 0.001 ± 0.000b | 0.004 ± 0.002a | 0.003 ± 0.000ab |
脱铁杆菌门 | 0.001 ± 0.000a | 0.001± 0.000a | 0.001 ± 0.000a |
组别 | S组 | P组 | Y组 |
---|---|---|---|
拟杆菌纲 | 0.469 ± 0.003a | 0.455 ± 0.013a | 0.415 ± 0.056a |
梭菌纲 | 0.464 ± 0.007a | 0.133 ± 0.027b | 0.169 ± 0.016b |
γ-变形菌纲 | 0.046 ± 0.005a | 0.387 ± 0.046b | 0.329 ± 0.025b |
丹毒丝菌纲 | 0.001 ± 0.001b | 0.006 ± 0.001b | 0.074 ± 0.056a |
厚壁菌纲 | 0.012 ± 0.000a | 0.007 ± 0.002b | 0.002 ± 0.001c |
表4 在纲水平上不同粪样处理组的相对丰度(Xˉ±S)
Table 4 Relative abundance of fecal samples in different treatment groups at class level(Xˉ±S)
组别 | S组 | P组 | Y组 |
---|---|---|---|
拟杆菌纲 | 0.469 ± 0.003a | 0.455 ± 0.013a | 0.415 ± 0.056a |
梭菌纲 | 0.464 ± 0.007a | 0.133 ± 0.027b | 0.169 ± 0.016b |
γ-变形菌纲 | 0.046 ± 0.005a | 0.387 ± 0.046b | 0.329 ± 0.025b |
丹毒丝菌纲 | 0.001 ± 0.001b | 0.006 ± 0.001b | 0.074 ± 0.056a |
厚壁菌纲 | 0.012 ± 0.000a | 0.007 ± 0.002b | 0.002 ± 0.001c |
组别 | S组 | P组 | Y组 |
---|---|---|---|
普雷沃氏菌科 | 0.397 ± 0.004a | 0.446 ± 0.014a | 0.373 ± 0.061a |
肠杆菌科 | 0.010 ± 0.001b | 0.322 ± 0.026a | 0.314 ± 0.038a |
毛螺菌科 | 0.210 ± 0.006a | 0.104 ± 0.026b | 0.125 ± 0.02b |
瘤胃菌科 | 0.240 ± 0.010a | 0.028 ± 0.002b | 0.042 ± 0.004c |
伯克霍尔德科 | 0.034 ± 0.004a | 0.065 ± 0.019b | 0.014 ± 0.014a |
拟杆菌科 | 0.046 ± 0.001a | 0.007 ± 0.001c | 0.037 ± 0.008b |
丹毒杆菌科 | 0.010 ± 0.000a | 0.006 ± 0.001b | 0.074 ± 0.055a |
表5 在科水平上不同粪样处理组的相对丰度(Xˉ±S)
Table 5 Relative abundance of fecal samples in different treatment groups at family level(Xˉ±S)
组别 | S组 | P组 | Y组 |
---|---|---|---|
普雷沃氏菌科 | 0.397 ± 0.004a | 0.446 ± 0.014a | 0.373 ± 0.061a |
肠杆菌科 | 0.010 ± 0.001b | 0.322 ± 0.026a | 0.314 ± 0.038a |
毛螺菌科 | 0.210 ± 0.006a | 0.104 ± 0.026b | 0.125 ± 0.02b |
瘤胃菌科 | 0.240 ± 0.010a | 0.028 ± 0.002b | 0.042 ± 0.004c |
伯克霍尔德科 | 0.034 ± 0.004a | 0.065 ± 0.019b | 0.014 ± 0.014a |
拟杆菌科 | 0.046 ± 0.001a | 0.007 ± 0.001c | 0.037 ± 0.008b |
丹毒杆菌科 | 0.010 ± 0.000a | 0.006 ± 0.001b | 0.074 ± 0.055a |
组别 | S组 | P组 | Y组 |
---|---|---|---|
普雷沃氏菌属9 | 0.387 ± 0.004a | 0.445 ± 0.014a | 0.372 ± 0.061a |
克雷伯氏杆菌属 | 0.007 ± 0.000b | 0.133 ± 0.045a | 0.188 ± 0.038a |
大肠杆菌-志贺氏菌属 | 0.003 ± 0.001c | 0.176 ± 0.019a | 0.113 ± 0.008b |
罗氏菌属 | 0.120 ± 0.007a | 0.006 ± 0.001b | 0.024 ± 0.018b |
粪杆菌属 | 0.089 ± 0.006a | 0.013 ± 0.003b | 0.010 ± 0.004b |
副萨特氏菌属 | 0.033 ± 0.005b | 0.065 ± 0.019a | 0.014 ± 0.014b |
拟杆菌属 | 0.044 ± 0.002a | 0.007 ± 0.001b | 0.037 ± 0.008a |
链状杆菌属 | 0.000 ± 0.000b | 0.005 ± 0.001b | 0.074 ± 0.056a |
毛螺旋菌科UCG-004菌属 | 0.000±0.000b | 0.027 ± 0.008a | 0.023 ± 0.004a |
乳梭菌属 | 0.003 ± 0.000b | 0.022 ± 0.003a | 0.022 ± 0.003a |
表6 在属水平上不同粪样处理组的相对丰度(Xˉ±S)
Table 6 Relative abundance of fecal samples in different treatment groups at genus level(Xˉ±S)
组别 | S组 | P组 | Y组 |
---|---|---|---|
普雷沃氏菌属9 | 0.387 ± 0.004a | 0.445 ± 0.014a | 0.372 ± 0.061a |
克雷伯氏杆菌属 | 0.007 ± 0.000b | 0.133 ± 0.045a | 0.188 ± 0.038a |
大肠杆菌-志贺氏菌属 | 0.003 ± 0.001c | 0.176 ± 0.019a | 0.113 ± 0.008b |
罗氏菌属 | 0.120 ± 0.007a | 0.006 ± 0.001b | 0.024 ± 0.018b |
粪杆菌属 | 0.089 ± 0.006a | 0.013 ± 0.003b | 0.010 ± 0.004b |
副萨特氏菌属 | 0.033 ± 0.005b | 0.065 ± 0.019a | 0.014 ± 0.014b |
拟杆菌属 | 0.044 ± 0.002a | 0.007 ± 0.001b | 0.037 ± 0.008a |
链状杆菌属 | 0.000 ± 0.000b | 0.005 ± 0.001b | 0.074 ± 0.056a |
毛螺旋菌科UCG-004菌属 | 0.000±0.000b | 0.027 ± 0.008a | 0.023 ± 0.004a |
乳梭菌属 | 0.003 ± 0.000b | 0.022 ± 0.003a | 0.022 ± 0.003a |
1 | 王艳丽.紫甘薯酰化花色苷与肠道菌群的相互作用研究[D].天津:天津科技大学,2018. |
2 | 王丽凤.益生菌L. plantarum P-8对肉鸡肠道菌群、肠道免疫和生长性能影响的研究[D].呼和浩特:内蒙古农业大学,2014. |
3 | 刘嘉奕.人体肠道菌群研究中粪便样品制备与保存研究进展[J].国际儿科学杂志,2019(7):482-485. |
4 | 张飞燕,金洁,刘超,等.基于高通量测序技术测定普通棉耳狨猴粪便微生物多样性[J].中国实验动物学报,2019,27(3):366-373. |
5 | 董鹏飞.肠道菌群DNA提取与鉴别技术研究[D].天津:天津大学,2016. |
6 | 杨成聪,尤利军,吕瑞瑞,等.粪便留取量对粪便中细菌结构和功能的影响[J].中国微生态学杂志,2022,34(6):651-656. |
7 | MESSER J W, RICE E W, JOHNSON C H. Spread plate technique[M]//ROBINSON R K, BATT C A, PATEL P D. Encyclopedia of food microbiology. London: Academic Press, 2000: 2159-2166. |
8 | GARCIA A, KAMARA J, HAKAN V, et al.. Direct quantification of campylobacter jejuni in chicken fecal samples using real-time PCR: evaluation of six rapid DNA extraction methods[J]. Food Anal. Method., 2013(6): 1728-1738. |
9 | 董鹏飞,赵友全,房彦军.最优肠道菌群DNA提取预处理方法的建立[J].中国医药导刊,2016,18(8):849-851. |
10 | BABAEI Z, ORMAZDI H, REZAIE S, et al.. Giardia intestinalis: DNA extraction approaches to improve PCR result[J]. Exp. Parasitol., 2011(128): 159-162. |
11 | 吴帅帅,武云晖.粪便样本中高纯度人源DNA富集提取方法[J].生物化工,2021,7(6):29-33. |
12 | GUPTA N, VERMA V K. Next-generation sequencing and its application: empowering in public health beyond reality[M]// ARORA P. Microbial technology for the welfare of society. Singapore: Springer, 2019: 313-341. |
13 | BOLGER A, LOHSE M, USADEL B. Trimmomatic: a flexible trimmer for Illumina sequence data[J]. Bioinformatics, 2014, 30(15): 2114-2120. |
14 | MAGOC T, SALZBERG S L. FLASH: fast length adjustment of short reads to improve genome assemblies[J]. Bioinformatics, 2011, 27(21): 2957-2963. |
15 | CAPORASO J G, KUCZYNSKI J, STOMBAUGH J, et al.. QIIME allows analysis of high-throughput community sequencing data [J]. Nat. Methods, 2010, 7(5): 335-336. |
16 | EDGAR R C, HAAS B J, CLEMENTE J C, et al.. UCHIME improves sensitivity and speed of chimera detection[J]. Bioinformatics, 2011, 27(16): 2194-2200. |
17 | 樊英,于晓清,李乐,等.基于16S rRNA高通量测序分析大泷六线鱼表皮粘液及肠道内容物微生物多样性[J].生物技术进展,2021,11(1):79-90. |
18 | 刘铭,刘辉,李娜,等.应用高通量测序技术对我国东海带鱼肠道菌群的研究[J].生物技术进展,2020,10(2):152-157. |
19 | 申进增.基于16S rDNA测序技术分析当归挥发油对自发性高血压大鼠肠道菌群的影响[D].兰州:甘肃中医药大学,2021. |
20 | NEPELSKA M, WOUTERS T, JACOUTON E, et al.. Commensal gut bacteria modulate phosphorylation-dependent PPARγ transcriptional activity in human intestinal epithelial cells[J/OL]. Sci. Rep., 2017, 7: 43199[2022-08-18]. . |
21 | 王生,黄晓星,余鹏飞,等.肠道菌群失调与结肠癌发生发展之间关系的研究进展[J].中国药理学通报,2014,30(8):1045-1049. |
22 | 张雪雁,李琳琳.一种提取肠道细菌总基因组DNA的方法[J].新疆医科大学学报,2007,30(7):722-724. |
23 | 曹冉冉,刘丽,廖虹瑜,等.三种前处理方法对粪便中新型冠状病毒核酸检测结果的影响[J].现代预防医学,2020,47(20):3777-3779. |
24 | 黄树武,闵凡贵,王静,等.常见SPF级小鼠和大鼠肠道菌群多样性研究[J].中国实验动物学报,2019,27(2):229-235. |
25 | MANICHANH C, B0 RRUEL N, CASELLAS F, et al.. The gut microbiota in IBD[J]. Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol., 2012, 9(10): 599-608. |
26 | 赵金香,张瑞十,赵义龙,等.新疆驴盲肠细菌多样性分析[J].草食家畜,2016(4):20-25. |
27 | KATSUYAMA Y. Mining novel biosynthetic machineries of secondary metabolites from actinobacteria[J]. Biosci. Biotechnol. Biochem., 2019, 83(9): 1606-1615. |
28 | 李琪,孙悦,丁成华,等.泄泻湿证患者肠道菌群特征分析[J].中国中医基础医学杂志,2022,28(1):108-113. |
29 | 孙晓霞,周雯,战丽彬.滋补脾阴方药对脾阴虚大鼠肠黏膜屏障的调控作用[J].中国中西医结合杂志,2020,40(10):1233-1240. |
30 | ZENG Q, LI D, HE Y, et al.. Discrepant gut microbiota markers for the classification of obesity-related metabolic abnormalities[J]. Sci. Rep., 2019, 9(1): 1-10. |
31 | COENYE T. The family burkholderiaceae[M]//ROSENBERG E, DELONG E F, LORY S, et al.. The prokaryotes: alphaproteobacteria and betaproteobacteria. Berlin, Heidelberg: Springer. 2014: 759-776. |
32 | 田博雅,马亿珈,奚梦瑶,等.保育期仔猪盲肠微生物菌群多样性分析[J].今日畜牧兽医,2021,37(12):12-15. |
33 | QIN J, LI Y, CAI Z, et al.. A metagenome-wide association study of gut microbiota in type 2 diabetes[J]. Nature, 2012, 490(7418): 55-60. |
34 | CUI Q L, PAN Y N, XU X T. The metabolic profile of acteoside produced by human or rat intestinal bacteria or intestinal enzyme in vitro employed UPLC-Q-TOF-MS[J]. Fitoterapia, 2016(109): 67-74. |
35 | KARLSSON F H, TREMAROLI V, NOOKAEW I, et al.. Gut metagenome in European women with normal, impaired and diabetic glucose control[J]. Nature, 2013, 498(7452): 99-103. |
[1] | 王濛, 仪杨, 孙梦婷, 刘梓嘉, 姜雪, 马晨, 宋怡菲, 谢飞. 富氢水和富氢生理盐水生物医学研究进展——动物实验[J]. 生物技术进展, 2022, 12(3): 332-343. |
[2] | 仪杨, 赵鹏翔, 刘梦昱, YAO Mawulikplimi Adzavon, 谢飞, 马雪梅. 富氢水和富氢生理盐水生物医学研究进展——临床试验[J]. 生物技术进展, 2022, 12(3): 344-351. |
[3] | 赵冬雪,刘璐,穆迎春,韩刚,张洪玉,房洪博,阮志勇4,宋金龙. 磺胺甲恶唑高效降解菌群的多样性分析和降解微生物的分离表征[J]. 生物技术进展, 2021, 11(2): 196-203. |
[4] | 樊英,于晓清,李乐,王晓璐,叶海斌,胡发文,刁菁,刘洪军. 基于16S rRNA高通量测序分析大泷六线鱼表皮粘液及肠道内容物微生物多样性[J]. 生物技术进展, 2021, 11(1): 79-90. |
[5] | 高海明,赵彦艳. 二代及三代测序技术在遗传学诊断中的应用进展[J]. 生物技术进展, 2020, 10(6): 646-654. |
[6] | 马永凯,陶宏兵,李文茹,谢小保,施庆珊,周少璐. 水性涂料中微生物群落结构及其多样性分析[J]. 生物技术进展, 2019, 9(4): 396-403. |
[7] | 刘欢,黄丽娜,张奋强,姜梦嫣,周义杰,陈思源,王有年,杨明峰,马兰青,. RNA-Seq高通量测序技术在果树功能基因组学研究的应用进展[J]. 生物技术进展, 2017, 7(2): 144-148. |
[8] | 孙健冬. 高通量测序技术在农作物全基因组序列测定中的应用概览[J]. 生物技术进展, 2012, 2(1): 11-15. |
[9] | 吴一雷, 闫鹏程,刘充,陈禹保,赵文明. 基于高通量RNA测序数据分析的弹性云平台[J]. 生物技术进展, 2012, 2(1): 52-56. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||
版权所有 © 2021《生物技术进展》编辑部