
GeoChip与宏基因组测序相比,在技术原理、定量方法、定量性能、对未知物种探查能力等多方面有显著差别,各有优劣,其结果可互为补充,但是无法直接比较。

GeoChip是根据微生物相关的各类功能基因独立设计特异性的探针,能极大地降低特殊样品中动植物宿主基因组对微生物群落功能检测的影响,且具有平行样品间结果高重现性高和高灵敏度的等特点,适用于探索已知基因及物种的未知规律。宏基因组技术直接针对微生物群落总的DNA进行测序,其数据量巨大。尽管宏基因组测序可以发现新的基因,然而我们能获得序列片段和信息更多只能来源于高丰度的物种或多拷贝的基因。同时,对如此大量的数据进行深入分析是个十分巨大的挑战。GeoChip和宏基因组都关注环境样本中的物种组成、功能组成及代谢通路等信息,均可用于挖掘环境样本功能层面的信息。

没有参考基因组的物种可以进行SNP频率差异分析,可以找到候选区段,但是无参定位效果较差,并且缺少注释文件,获得的结果少。无参物种一般情况不推荐做BSA性状定位,建议尝试遗传图谱等方案。

候选区域的大小和候选基因个数的多少,与群体的大小、亲本材料差异的大小、目标性状特点、测序深度的多少、分析物种的基因组水平等多项因素相关,因此不能给出统一的标准,但可以参考已完成的项目经验进行估计。

扩增子测序以及PhyloChip都能揭示群落的系统发育信息,适用于16S rRNA基因的检测,但是这些技术都依赖于PCR的扩增以及保守性引物。而扩增子测序也适用于部分功能基因的检测,然而大部分的功能基因仍不能设计出足够保守的PCR引物,也就是说除了GeoChip以外目前只有极少数的功能基因能通过测序的办法检测。不仅如此,这些基于传统PCR扩增的测序技术由于扩增偏好性的客观因素仍很难实现准确定量,且这些技术对系统的随机误差极其敏感。尽管通过获得系统中绝大部分物种的序列信息能在很大程度上消除这些误差,但是依据目前的测序技术需要付出巨大的成本。相比之下,基于芯片的杂交技术对随机误差并不敏感,而只需关注芯片中明确的基因,且GeoChip技术对物种的分辨率也高于基于16S rRNA基因的扩增子测序。但是,基于测序的检测技术能有助于我们发现新的基因和功能信息,因此,综合利用多种高通量的检测手段能更全面地揭示微生物群落的系统发育以及功能结构,最终更好地回答我们的科学问题和假设。美格基因与很多公司和机构一样提供扩增子测序服务。此技术需要较为少量的环境样品DNA,通过基于保守引物的PCR扩增来或者群落的系统发育基因(如16S rRNA基因)或功能基因(amoA基因)。扩增子测序一般可以对多个样品进行混样后进行。

常规的核酸检测方法包括基因克隆文库、变性梯度凝胶电泳DGGE、温度梯度凝胶电泳TGGE、末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)、定量PCR和原位杂交等,尽管这些技术有一定价值,但它们的的缺点是信息量太小,不能充分反映复杂的环境微生物多样性和分布。基因克隆文库构建和检测的工作量大,且自然界中99%的微生物在实验室都没有办法纯化培养,从培养基上挑取克隆菌株,摇菌转化测序,效率低下。DGGE法曾经广泛应用于检测微生物群落结构或功能的多态性,但是需要标准菌株,且受到凝胶电泳特性的局限,无法检测到稀有菌群的种类,因此其重复性和分辨率都不甚理想。GeoChip涵盖了多个功能类别,同时,这些相关功能基因涉及了细菌、古菌、真菌、原生生物、病毒等多种生物类群,较常规的研究方法更加简便、经济、快捷,能在短时间内获得更多更准确的信息。

OTU进化树是选取丰度排在前50且有属分类信息的OTU的代表性序列所构建的系统发育树。每个分支末尾的名称由属名和对应的OTU编号组成,若属名相同则使用同种颜色进行标记。该图可以看出相对丰度较高的属主要是哪些。此外,也包含了物种之间的进化分类关系,即不同的分支结构。但由于分析中针对的序列为16S等的部分区间,其中所含的信息并不完成,因此该图中的系统进化分支的信息可能并不完整或准确。各分支节点上的数值为bootstrap值,即置信度,该值的大小表征对应分支节点结构的准确性等,该值越大准确性越高。

针对环境样本推荐老师采用常规的CTAB法或SDS法;其中人和动物组织样本使用SDS方法,其他样本采用CTAB法。另外,针对一些较难提取的样本或您希望提高样品DNA的提取效果,推荐使用Mobio公司专门的环境样本DNA提取试剂盒。


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