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細菌基因組(zu)測(ce)序(xu)/小基因組(zu)測(ce)序(xu)(10K~1M的DNA序(xu)列(lie))

       細菌不但個體微(wei)(wei)小，其(qi)基(ji)(ji)因(yin)組也比動(dong)植物(wu)(wu)小得多，一(yi)般(ban)在10M以(yi)內。微(wei)(wei)生物(wu)(wu)基(ji)(ji)因(yin)組測(ce)序能夠檢測(ce)微(wei)(wei)生物(wu)(wu)全基(ji)(ji)因(yin)組的核苷(gan)酸(suan)變(bian)異(yi)(yi)，通(tong)過全基(ji)(ji)因(yin)組測(ce)序，研究(jiu)人員可以(yi)找到大量的單(dan)核苷(gan)酸(suan)多態性位點(SNP)、拷(kao)貝(bei)數變(bian)異(yi)(yi)(CNV)、插入缺失(InDel)、結構變(bian)異(yi)(yi)(SV)等(deng)變(bian)異(yi)(yi)信息，應用范圍(wei)涉及臨床醫(yi)藥研究(jiu)、微(wei)(wei)生物(wu)(wu)致病性研究(jiu)、物(wu)(wu)種進(jin)化分析等(deng)領域(yu)。

       1、實驗方案

    測(ce)序策略(lve)：Illumina MiSeq PE250/PE300

     數據量：推薦測100×以上

2、數據分析

 2.1 標準(zhun)信息分析

（1）按標準流程進(jin)行數(shu)據整理及(ji)數(shu)據質(zhi)量評估

（2）K-mer分析以及基因組大小估計

（3）序列(lie)組裝

（4）組裝基因(yin)組的深度和(he)覆蓋(gai)度分(fen)析

（5）組裝結果的核酸庫比(bi)對分析

（6）基因預測

（7）基因功能注(zhu)釋(shi)(GO-COG/KOG)

（8）基(ji)因生物通(tong)路注釋(KEGG)

 2.2 高級信息(xi)分析

（1）基因組(zu)詳細(xi)信息環形圖

（2）共線性分析

（3）基因家族分析

（4）CRISPR預測

（5）基因島預測（毒(du)力島）

（6）前噬菌體預測

（7）分泌蛋(dan)白預測(ce)

（8）動(dong)植物病(bing)原菌致病(bing)性分析等

 3、技術流程

4、案例分析

案(an)例(li)（1）高通量測序分析(xi)發現(xian)新細菌

德國微生物(wu)(wu)學與細胞培養研究所微生物(wu)(wu)系最近從咸水環境微生物(wu)(wu)墊的低氧(yang)過(guo)渡區中(zhong)分離培養獲得(de)了一種中(zhong)度嗜鹽，專性厭(yan)氧(yang)，分解糖類的細菌，并(bing)編(bian)碼代號為L12-Fru-AB^T。利(li)用16s測(ce)序(xu)分(fen)析后(hou)發(fa)現(xian)該(gai)微生(sheng)物應該(gai)代表著一個新的種屬，研(yan)究(jiu)發(fa)現(xian)該(gai)菌(jun)在各種缺/微氧環(huan)境(jing)中都廣(guang)泛(fan)存在，比如(ru)咸水環(huan)境(jing)，沸(fei)水和動物腸道(dao)；隨后(hou)，研(yan)究(jiu)人(ren)員利(li)用全基(ji)(ji)因組測(ce)序(xu)方(fang)法(fa)對該(gai)菌(jun)進行基(ji)(ji)因組序(xu)列(lie)分(fen)析，結合該(gai)菌(jun)的表型，推斷出L12-Fru-AB^T該菌及其相(xiang)關(guan)細菌是能(neng)夠專門適應(ying)和利(li)用微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)墊或生(sheng)物(wu)(wu)膜產生(sheng)的硫酸化的甘(gan)油聚合(he)物(wu)(wu)。

圖1 基(ji)于16s rRNA基(ji)因(yin)測序的L21-Fru-AB^T在發(fa)育樹的位置圖

圖2 K.glycovorans L21-Fru-AB^T和幾個PVC superphylum的代(dai)表(biao)性細菌的基(ji)因組系統發育構成成分

案例（2）耐(nai)鹽耐(nai)堿(jian)性的克雷伯氏(shi)菌.D5A全基(ji)因組分析

中國科學院(yuan)南京土(tu)壤研究所研究人員利(li)用Hiseq2000測(ce)序(xu)平臺，采用Pair-end測(ce)序(xu)和mate pair測(ce)序(xu)的技(ji)術對克(ke)雷(lei)伯氏菌(jun).D5A種屬進行了(le)全基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)組測(ce)序(xu)，并對測(ce)序(xu)數據進行了(le)系統性(xing)分(fen)析。研究其有利(li)于促進植物(wu)生長(chang)的相(xiang)關(guan)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)，尤其是與耐(nai)(nai)鹽耐(nai)(nai)堿等相(xiang)關(guan)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)。結果發現(xian)克(ke)雷(lei)伯氏菌(jun).D5A種屬的基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)組共為5,540,009bp，GC含量占(zhan)57.15%，同時注釋了(le)一(yi)些(xie)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)比如3-吲哚乙酸（IAA）合成(cheng)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)，溶磷作用基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)，含體(ti)細胞生成(cheng)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)，羥(qian)基(ji)(ji)(ji)丁酮和2,3-丁二醇合成(cheng)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)，還(huan)有固氮功(gong)能基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)等。

圖(tu)1 Klebsiella sp. D5A種(zhong)屬代謝通(tong)路和轉運(yun)系(xi)統(tong)一覽圖

       參考文獻