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微生物多样性

产品介绍

（1）16S rDNA
16S rDNA是原核生物基因组中编码核糖体16S rRNA分子的对应的DNA序列，包括保守区和高变区。通过对高变区的对比可以区分出不同的物种，计算它们之间的差异程度。16S rRNA高变区一般有9个区域，每个区域都能够在一定的程度上反映物种之间的差别，但是反映的程度不一。可以针对某一个或者两个连续的高变区进行测序，比对数据库进行物种甄别。
亦可基于PacBio三代测序平台测序，结合生物信息学分析，对微生物多样性及群落组成差异进行研究。相较二代测序只选择1~2个高变区进行测序，三代测序可以获得全长的 16S rDNA序列，更多变异区信息可以提高物种鉴定的分辨率，还可以提高对于群落组成的鉴定的精度，更加真实的还原样本中微生物群落结构。

（2）18S rDNA
18S rDNA是真核生物中编码核糖体小亚基rRNA的DNA序列，其中既有保守区，也有高变区（V1-V9，没有V6区）。保守区域反映了生物物种间的亲缘关系，而可变区则能体现物种间的差异，适用于作种及以上的分类标准。在真核生物（如植物、动物、真菌、原生植物、原生动物等）的分子生态研究中，V4区使用最多、数据库信息最全、分类效果最好，是18S rRNA基因分析注释的最佳选择。

（3）ITS
ITS的全称是internal transcribed spacer（内转录间隔区），在染色体上，它一般处于大小亚基核糖体RNA基因序列之间。在细菌和古菌中，ITS位于16S和23S rRNA基因序列间。在真核生物中，有两个ITS片段，分别为ITS1和ITS2。ITS1位于18S和5.8S rRNA基因间，而ITS2位于5.8S和25S（植物）或者28S（动物）rRNA基因间。真核生物中的ITS1跟细菌和古菌中的ITS是对应的。ITS2则起源于对其祖先23S rRNA基因序列的插入。
在真菌的分子生态研究中，ITS区域是目前使用最多的测序目标区域，我们推荐使用ITS2区域进行扩增，选取ITS3（5'-GCATCGATGAAGAACGCAGC-3'）和ITS4（5'-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3'）作为扩增引物。

（4）功能基因
所谓功能微生物就是在自然界中由于其功能的重要性而受到广泛关注的一类微生物，如硝化细菌、反硝化菌、氨氧化细菌、硫酸盐还原菌、固碳菌、固氮菌等。每种功能微生物在分类学上可能有很大不同，但却具有相类似的基因使其能够发挥同样的功能，因此使这些功能细菌发挥这种特定功能的基因就称为功能基因，如nifH、nirS、nosZ、pmoA、dsrB、ureC和phoD等。针对这些功能基因设计PCR通用引物，进行高通量测序，可对样本之间的功能群落结构进行分析，并与每个采样点的环境因子相结合，可以同时分析环境因子与功能群落结构的关系。
环境中的细菌和真菌群落基因多样性与其生存环境间的关系在多年来的科学研究中逐渐被揭示，但对于地球上存在广泛且为数众多的噬菌体基因多样性研究还是很少。噬菌体存在多种高度保守的功能基因片段，因此可针对保守区设计引物和根据可变区进行鉴定，设计PCR通用引物，进行高通量测序，可对探究噬菌体多样性，对于明确噬菌体在调控生态系统细菌群落结构组成具有重要意义。

技术参数

产品

测序策略

数据量

16S/18S/ITS/功能基因/高通量测序

NovaSeq PE250

/MiSeq PE300

6w/3w raw reads

三代全长扩增子测序

PacBio sequel IIe

10K CCS raw reads

三代全长优势

超长读长：测通全长16S rRNA，物种分类精确到“种”；
高分辨率：种水平注释率高达85%，物种鉴定分辨率大幅度提升；
高准确性：CCS序列自我校正，碱基准确度可达99.9%；
无GC偏好性：测序过程无GC偏好性，数据结果更加可靠。

实验流程

分析流程

分析结果展示

案例解析

案例一：生物多界互作控制地下文化遗址微生物组的构建
本文作者对距今1,800多年的打虎亭汉墓的古墓壁及附近土壤样本进行的16S rRNA扩增子测序、18S rRNA扩增子测序及宏基因组测序。结果表明，打虎亭汉墓内微生物组是以放线菌为主的细菌和以弹尾跳虫为主的原生动物组成。多界相互作用在管理文物微生物群落方面发挥着重要作用。这些知识对于了解遗迹微生物组的生态和生理特征以及支持遗迹的长期保护至关重要。

参考文献：Liu W, Zhou X, Jin T, et al. Multikingdom interactions govern the microbiome in subterranean cultural heritage sites[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2022, 119(15): e2121141119.

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