微生物组研究 宏基因组 Metagenome

宏基因组测序
菌株级功能基因组解析

基于高通量测序,对环境样品中全部微生物基因组进行无偏向性分析,实现菌株级分辨率与功能基因注释,深入解析菌群结构与功能潜力

菌株级分辨率
物种+功能双重解析
6+数据库
KEGG eggNOG CAZy ARDB
无偏检测
不受引物偏倚影响
多组学联合
宏转录组/代谢组联动
Metagenome Sequencing Strain-Level Resolution
Assembly & Annotation Pipeline
多平台测序方案
v1.0
菌株级分辨率
产品概述

宏基因组测序 · 全基因组无偏向解析

基于高通量测序技术,对特定环境样品中微生物总DNA进行检测,经过序列组装和基因注释,完成全基因组分析。研究内容涵盖微生物多样性、群落结构、物种分类、进化关系、基因功能及微生物与宿主环境之间的相互关系。

应用方向

肠道微生物研究
环境微生物
医学微生物
耐药基因研究
毒力因子研究
微生物-宿主互作
技术优势

宏基因组 vs 扩增子测序

相比扩增子测序,宏基因组可深入菌株水平,功能注释更为全面

宏基因组与扩增子测序对比

对比维度 宏基因组测序 扩增子测序 (16S/18S/ITS)
分辨率 菌株水平,可发现近缘菌株差异 属/种水平,受引物限制
检测范围 全部微生物类群,无引物偏倚 仅引物靶向类群,存在偏倚
功能分析 直接基因功能注释,多数据库支持 基于物种组成预测,准确度有限
耐药/毒力基因 可直接检测耐药基因与毒力因子 无法直接检测
数据量需求 较高,通常 6-10 Gb/样本 较低,数万条序列即可
分析复杂度 高,需组装与注释流程 相对简单,OTU/ASV 聚类

菌株级分辨率

可深入到菌株水平进行分析,发现近缘菌株间的基因组与功能差异,精准解析菌群结构。

物种+功能双重解析

覆盖 KEGG、eggNOG、CAZy 等多数据库,物种组成与基因功能同步注释,全面解析菌群功能潜力。

耐药与毒力精准识别

ARDB、VFDB 专业数据库支持,精准识别耐药基因与毒力因子,助力致病菌机制研究。

无偏检测全覆盖

不受引物偏倚影响,覆盖全部微生物类群,包括难培养与未知物种,检测范围更为广泛。

多组学联合分析

可与宏转录组、代谢组、蛋白组联动分析,从基因到代谢多层次揭示微生物功能活性。

大样本队列研究

支持宏基因组关联研究(MWAS),适用于大规模队列样本的菌群与表型关联分析。

实验流程

标准化实验与分析流程

从DNA抽提到生物信息分析,全流程标准化管控

1

DNA抽提和质检

微生物DNA提取
浓度与完整性检测

2

文库构建和质检

片段化与接头连接
文库质检与定量

3

高通量测序

多平台
PE150测序策略

4

数据分析

组装与基因预测
物种功能注释

分析内容

核心分析内容 · 从物种到功能

物种组成 + 功能注释 + 高级分析,全方位挖掘宏基因组数据价值

物种组成与丰度分析

物种注释 + 多样性分析

  • 物种注释
    界门纲目科属种多级分类
  • α多样性分析
    Shannon / Simpson / Chao1 等指数
  • β多样性分析
    PCoA / NMDS / 聚类分析
  • 差异物种筛选
    组间差异物种鉴定与检验

基因功能预测

多数据库功能注释

  • KEGG 通路注释
    代谢通路与信号通路分析
  • eggNOG 功能分类
    同源蛋白簇功能分类注释
  • CAZy 碳水化合物酶
    糖苷水解酶/转移酶等注释
  • ARDB / VFDB 注释
    耐药基因与毒力因子鉴定

高级分析

深度挖掘,助力高水平研究

  • 主成分/PCoA分析
    样本间群落结构差异可视化
  • LEfSe / 随机森林
    生物标志物筛选与分类建模
  • 进化分析
    物种进化树与进化关系分析
  • CCA / RDA 环境因子分析
    环境因子与菌群关联分析

* 具体分析内容可根据研究需求灵活调整,详询技术顾问

服务优势

六大服务优势

平台 + 技术 + 团队 + 质控,全方位保障服务质量

测序平台灵活选择

多平台可选,满足不同项目通量与成本需求,PE150 测序策略。

严格质控体系

DNA质检 + 文库质检 + 测序质控三重把关,QC样本全程监控,数据质量可靠。

数据库全面丰富

整合 NCBI NR、KEGG、eggNOG、CAZy、ARDB、VFDB 等多数据库,注释信息全面。

专业生信分析团队

经验丰富的生信分析团队,精通宏基因组组装与注释流程,可提供定制化分析服务。

高效项目管理

专属项目经理跟进,定期汇报项目进度,确保项目按时交付,沟通高效顺畅。

全程技术支持

从实验设计到数据分析,专业技术人员全程指导,助力研究成果产出与论文发表。

样本要求

样本要求

多种样本类型兼容,专业技术人员全程指导样本准备

样本类型 推荐起始量 保存条件 注意事项
粪便 ≥ 500 mg -80℃ 保存,干冰运输 样本收集后立即冻存,避免室温放置时间过长,建议分装保存
肠道内容物 ≥ 500 mg -80℃ 保存,干冰运输 解剖后立即收集,注意去除黏膜组织,液氮速冻后-80℃保存
唾液 ≥ 2 mL -80℃ 保存,干冰运输 收集前禁食禁水30min,使用专用唾液采集管,避免食物残留污染
皮肤拭子 拭子 2-3 根 -80℃ 保存,干冰运输 采样前避免清洁皮肤,使用无菌拭子擦拭采样部位,保存液中-80℃冻存
土壤 ≥ 5 g -80℃ 保存,干冰运输 采集后去除石块植物根系等杂质,过筛后分装,避免反复冻融
水体 滤膜 / 沉淀菌体 -80℃ 保存,干冰运输 使用 0.22μm 滤膜过滤收集菌体,或离心收集沉淀,立即-80℃冻存
污泥 ≥ 2 g -80℃ 保存,干冰运输 采集后分装保存,避免混合不均匀,注意样本代表性
食品 视类型而定 -80℃ 保存,干冰运输 根据食品类型确定取样量,注意无菌操作,避免外源微生物污染

* 其他类型样本请咨询技术顾问,送样前建议先进行样本质量评估

常见问题

FAQ

关于宏基因组测序服务,您可能想了解的问题

2. 宏基因组测序需要多少测序数据量?
测序数据量取决于样品类型和研究目的:
  • 人体肠道样本:通常每个样本 6-10 Gb 数据量,可满足大多数物种与功能分析需求。
  • 环境样本(土壤/水体等):微生物多样性更高,建议 10-20 Gb/样本,以获得足够的基因覆盖度。
  • 菌株水平精细分析:如果需要深入组装单个菌株基因组,可能需要更高的数据量或结合长读长测序。

建议根据样本复杂度、研究目的和预算综合考虑,具体可咨询技术顾问进行评估。
3. 宏基因组分析能鉴定到什么分类水平?
宏基因组测序的分类分辨率取决于数据库完整性和数据量:
物种水平:对于数据库中有参考基因组的常见物种(如肠道中的许多常见菌),可以准确鉴定到种水平。
菌株水平:在数据量充足、目标物种丰度较高的情况下,通过组装和单核苷酸变异(SNV)分析,可以进一步区分不同菌株,发现近缘菌株差异。
低丰度/未知物种:对于丰度较低或数据库中没有参考基因组的物种,分辨率可能会降低,通常只能注释到属或科水平。
4. 宏基因组功能注释包含哪些数据库?
标准分析包含以下数据库的功能注释:
  • NCBI NR非冗余蛋白数据库,广谱基因功能注释
  • KEGG代谢通路与信号通路注释,通路富集分析
  • eggNOG同源蛋白簇功能分类,COG/NOG 分类系统
  • CAZy碳水化合物活性酶数据库,糖苷水解酶/转移酶等
  • ARDB抗生素耐药基因数据库,耐药基因鉴定与分类
  • VFDB毒力因子数据库,致病菌毒力因子分析

此外,还可根据研究需求增加其他专业数据库的注释分析。
5. 样本量不足会对宏基因组测序有什么影响?
DNA 起始量不足会对宏基因组测序产生多方面影响:
  • 建库成功率:DNA 量过低可能导致建库失败或文库质量不佳,影响后续测序。
  • PCR 扩增偏差:起始量不足时需要更多 PCR 循环,可能引入扩增偏差,影响物种丰度的准确性。
  • 低丰度物种丢失:起始量不足可能导致低丰度微生物的 DNA 丢失,影响群落多样性的完整表征。

建议尽量提供足量样本,如样本量有限,请提前与技术顾问沟通,评估可行性与方案调整。
6. 宏基因组与宏转录组/代谢组联合分析有什么优势?
单一组学只能反映微生物的某一个层面,多组学联合可以实现更全面的功能解析:
宏基因组 + 宏转录组:宏基因组反映菌群的功能潜力,宏转录组反映实际表达的功能。两者联合可以区分哪些功能基因是活跃表达的,哪些只是具备潜力,深入理解菌群在特定条件下的活性状态。
宏基因组 + 代谢组:宏基因组提供功能基因信息,代谢组提供代谢物终产物信息。两者联合可以从基因到代谢物多层次验证菌群的代谢功能,建立菌群-代谢物-宿主的关联链条。
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