微生物群落多樣性分析是基于第二代高通量測序平臺，對特定長度的 PCR 產物或者捕獲的片段進行測序，例如16S/18S/ITS 等序列。然后分析相應環(huán)境下微生物群落的多樣性和分布規(guī)律。

環(huán)境微生物多樣性分析技術流程圖

　　分析內容

　　1. 原始數據除雜及質量評估

　　2. OTU 聚類

　　3. 稀釋曲線

　　4. 豐度分布曲線

　　5. 單樣品 Alpha 多樣性分析

　　6. 物種豐度差異分析

　　7. 多樣品相似度比對

　　8. 根據客戶實際需要進行個性化分析

　　樣品信息

　　1. 樣品類型： DNA；

　　2. 樣品需求量：≥ 500 ng 樣品質量要求 OD 260/280 應在 1.8 到 2.0 之間；

　　3. 電泳檢測無明顯 RNA 條帶，基因組條帶清晰、完整。所送的樣品不要有多糖或糖蛋白污染；

　　4. 樣品保存期間切忌反復凍融，送樣時請使用冰袋或干冰運輸。

腸癌演變不同階段的腸道粘膜微生物

　　背景 (Background)

　　腸癌為結腸癌和直腸癌的總稱，是胃腸道中常見的惡性腫瘤。腸癌的演變是從正常腸道粘膜演變?yōu)橄⑷?，然后進一步癌化。已有研究表明，腸道微生物與腸癌的演變有很大關系。但是目前并不知道在腸癌演變的過程中微生物群落時如何變化的，哪些微生物在腸道從正常演變?yōu)橄倭鲈俚桨┳冞^程中起了作用。因此想要確定在腸癌演變中不同階段腸道微生物的組成。

　　結果 (Results)

　　研究主要思路是通過對正常腸道粘膜，腺瘤性息肉和癌變了的腸道粘膜上微生物進行16S rRNA 測序分析，確定不同演變階段的腸道微生物群體，觀察這些群體與癌變狀態(tài)的關系以及微生物之間的關系?？偣彩占?160 個人的腸道粘膜樣本。160 個人包括 61 個正常人，47 個有腸道息肉的和 52 個確診為腸癌的。采樣位置為正常樣本的腸道粘膜，長有息肉的腸道。對息肉和息肉旁的腸道粘膜進行了取樣，同樣對腸癌的腸道是對癌細胞和癌旁的腸道粘膜進行了取樣。主要分析了正常腸道，腺瘤腸道和癌變腸道中病灶和病灶旁腸道粘膜上的微生物的物種組成。對這些微生物的聚類得到了5 類 metacommunity，而其中一類 metacommunity 主要是口腔微生物，并且主要來自腸癌樣本。對病灶和病灶旁成對樣本的分析表明病灶和病灶旁微生物存在著顯著的差異，并給出了不同演變階段存在顯著差異的微生物;在病變樣本中微生物會出現生態(tài)失調，伴隨著出現微生物的互斥關系;并且找到了與癌變發(fā)展密切相關的一些微生物群體。

　　原文: Nakatsu, G. et al. Gut mucosal microbiome across stages of colorectal carcinogenesis. Nature Communications, 6(2015).

人類基因組塑造腸道微生物

　　背景 (Background)

　　隨著人們對身材的愈加重視，已經有了很多關于代謝疾病和肥胖的研究。已有研究證據提示腸道細菌是人體不可或缺的一部分，腸道菌與代謝疾病和肥胖癥有著密切聯系。而且人們普遍認為遺傳變異與代謝性疾病及胖瘦之間也存在相關性。然而，人們并不清楚遺傳變異與腸道菌的組成及豐度之間的關系。在以前的研究中，人類遺傳變異和腸道菌群多樣性之間的關系被假定為可忽略不計。根據之前的研究，發(fā)現家庭成員之間因為受相同的環(huán)境因子的影響而具有更相似的微生物。而親屬之間有很高的遺傳一致性，由此我們猜測相同的基因組成可能是家庭成員之間微生物更相似的基礎條件?；谥暗南闰炛R與已有的研究成果，本文開展基因組與腸道微生物之間的關系研究。本文主要回答以下三個問題：第一，腸道微生物中哪些種類是可遺傳的;第二，預測到的宏基因組功能，哪些是可以遺傳的;第三，可遺傳的微生物是如何對宿主的體重產生關系的。最后，通過微生物移植的方法來觀察，遺傳性的微生物對表型的影響。

　　結果 (Results)

　　研究人員收集了416 對雙胞胎的 1 千份糞便樣本，并對其中的微生物進行了16S rRNA 基因測序。與異卵雙胞胎相比，同卵雙胞胎之間的微生物豐度更為相似。異卵雙胞胎的基因相似性其實跟普通兄妹差不多，只不過他們在子宮里共享了同樣的環(huán)境。這樣的結果說明，基因對腸道菌的組成有著深遠的影響。研究人員發(fā)現，受宿主遺傳學背景影響的是細菌Christensenellaceae。這種細菌對人體健康有益，在身材較瘦的人體內豐度更高。研究人員用這種細菌處理小鼠，抑制了這些小鼠的體重增加。由此可見，提高這種細菌的豐度，有望幫助人們避免肥胖或者有效減肥。

　　原文: Goodrich, J. K. et al. Human genetics shape the gut microbiome.Cell, 159:789-99(2014).

海洋微生物的多樣性

　　背景 (Background)

　　為了研究全球變暖對海洋生物多樣性的影響，聯合國環(huán)境署 (UNEP) 斥巨資，由 Tara Ocaens 領導的研究團隊橫跨大西洋、太平洋、南極和印度洋7萬英里海域，結合生態(tài)學、系統生物學和海洋學，對海洋微生物進行采樣來探究浮游生物在地球生命系統中的角色、氣候變化對海洋食物鏈的影響等。歷時三年半的時間從 (2009年11月份至2013年5月份)，從210個點位獲取了3萬5千個海洋樣本，通過對環(huán)境因子的監(jiān)測和樣本中16S rRNA和18S rRNA擴增子的測序及分析，獲得了一系列的重大發(fā)現。

　　結果 (Results)

　　首先這項研究得到了很多珍貴的數據資源：比如海洋微生物基因列表、浮游生物包括病毒、原核生物、微小真核生物的多樣性普查表等。在真核生物方面，總共發(fā)現了15萬基因不同的真核生物，其中很多是單細胞生物;很多浮游生物存在著寄生關系，這能夠將營養(yǎng)物質回收到食物鏈的底層。該研究還發(fā)現了多于5000種的病毒群落，其中只有39種與已知的病毒相似，此外，發(fā)現在陽光能夠觸及的深度，溫度是影響微生物群落結構的主要因素，也就是說不同生物根據海水的溫度聚集在一起。研究人員還分析了海洋病毒的全球分布，發(fā)現病毒具有很高的局部多樣性和較低的全局多樣性，驗證了一個十年前提出的理論：病毒是在局部“種子庫”產生的，它們順著洋流漂浮，最終不同的地區(qū)有不同的病毒群體。TaraOcean團隊對海洋進行了系統性的取樣，涵蓋了從病毒到動物所有的生物域，收集了豐富多樣的環(huán)境數據。這項研究奠定的基礎，有助于評估氣候對海洋生態(tài)系統的影響。

　　原文: Marine ecology: Ocean survey finds huge diversity. Nature, 2015, 521.
       1. Lima-Mendez, G. et al. Determinants of community structure in the global plankton interactome.Science 348, doi:10.1126/Science.1262073 (2015).

　　2. de Vargas, C. et al. Eukaryotic plankton diversity in the sunlit ocean. Science348,doi:10.1126/Science.1261605 (2015).

　　3. Brum, J. R. et al. Patterns and ecological drivers of ocean viral communities. Science 348,doi:10.1126/Science.1261498 (2015).

　　4. Sunagawa, S. et al. Structure and function of the global ocean microbiome. Science 348,doi:10.1126/Science.1261359 (2015).

　　5. Villar, E. et al. Environmental characteristics of Agulhas rings affect interoceanplankton transport.Science 348, doi:10.1126/Science.1261447 (2015).