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16S測序和宏基因組測序有什么區(qū)別?|宏基因組專題

 candychen360 2017-12-05


16S rDNA測序及宏基因組測序都是研究微生物的重要方法,那么問題來了:這兩者到底有什么區(qū)別呢?什么情況下需要做16S測序?什么情況下需要做宏基因組測序?什么情況下需要二者結(jié)合使用呢?

那么在開始宏基因組測序?qū)n}前,小編需要給大家解決一個非常重要的問題——16S測序和宏基因組測序的主要區(qū)別是什么?

在解決這個問題前,小編先要來說說什么是宏基因組測序:

宏基因組測序(MetagenomicsSequencing)是對環(huán)境樣品中全部微生物的總DNA(也稱宏基因組:Metagenomic)進行高通量測序,主要研究微生物種群結(jié)構(gòu)、基因功能活性、微生物之間的相互協(xié)作關(guān)系以及微生物與環(huán)境之間的關(guān)系。宏基因組測序研究擺脫了微生物分離純培養(yǎng)的限制,擴展了微生物資源的利用空間,為環(huán)境微生物群落的研究提供了有效工具。

微生物測序研究常用手段包括16S等擴增子測序和宏基因組測序,這兩者技術(shù)手段的主要區(qū)別如下:


一、測序原理不同

16S rDNA基因存在于所有細菌的基因組中,具有高度的保守性。該序列包含9個高變區(qū)和10個保守區(qū)(如下圖),通過對某一段高變區(qū)序列(V4區(qū)或V3-V4區(qū))進行PCR擴增后進行測序,得到1500bp左右的序列。宏基因組測序則是將微生物基因組DNA隨機打斷成500bp的小片段,然后在片段兩端加入通用引物進行PCR擴增測序,再通過組裝的方式,將小片段拼接成較長的序列。


細菌16S區(qū)域


二、研究目的不同

16S測序主要研究群落的物種組成、物種間的進化關(guān)系以及群落的多樣性。宏基因組測序在16S測序分析的基礎(chǔ)上還可以進行基因和功能層面的深入研究(GO、Pathway等)。


三、物種鑒定深度不同

16S測序得到的序列很多注釋不到種水平,而宏基因組測序則能鑒定微生物到種水平甚至菌株水平。對于16S測序而言,任何一個高變區(qū)或幾個高變區(qū),盡管具有很高的特異性,但是某些物種(尤其是分類水平較低的種水平)在這些高變區(qū)可能非常相近,能夠區(qū)分它們的特異性片段可能不在擴增區(qū)域內(nèi)。宏基因組測序通過對微生物基因組隨機打斷,并通過組裝將小片段拼接成較長的序列。因此,在物種鑒定過程中,宏基因組測序具有較高的優(yōu)勢。

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