得益于下一代高通量测序技术（Next Generation Sequencing，NGS）的飞速发展，我们已经能较为全面地刻画微生物群落各方面的特性，从而深入探讨它们对于整个生态系统的重要意义。相比于对微生物rRNA基因进行靶向测序（Targeted sequencing），从而普查菌群多样性组成谱的方法，宏基因组学（Metagenomics）研究通过鸟枪法测序技术（Shotgun sequencing），结合全微生物组关联分析（Microbiome-Wide Association Studies，MWAS）的策略，能够更全面精细地展示整个菌群的功能代谢谱，并在种以及种以下的精细水平深入解析物种组成，进而从根本上阐明菌群在生态系统中发挥作用的机制。

应用范围

        环境中微生物的群落结构及多样性和微生物的功能及代谢机理是微生物生态学的研究热点。第二代高通量测序技术的成熟和普及，使我们能够对环境微生物进行深度测序，灵敏地探测出环境微生物群落结构随外界环境的改变而发生的极其微弱的变化，对于我们研究微生物与环境的关系、环境治理和微生物资源的利用以及人类医疗健康有着重要的理论和现实意义。

分析流程

典型分析结果

KEGG代谢通路分析 组间功能差异LEfSe分析图 差异基因热图分析 组间EggNOG功能类群差异分析 种水平精细组成图 功能—物种一致性分析图 种水平关联网络图

派森诺优势

数据质量可靠严谨
多重质控过滤手段，确保序列真实准确

分析方法专业深入
结果直接用于发表，可按需个性化定制

结果解读清晰细致
全面涵盖主流分析，图表展示直观多样

科研实力雄厚强大
专家教授直接支持，定期举办培训讲座

我们提供领先的宏基因组测序解析方案，
助您快速解码菌群功能代谢谱，深入挖掘物种精细组成谱，
化繁为简，精准锁定关键微生物标记物，携手共创微生物组研究新时代！

典型案例解析

标题：人群水平的宏基因组解析，揭示肠道菌群组成和多样性的标志物

原文链接：http://science.sciencemag.org/content/352/6285/565

研究背景

       人体肠道微生物组的物种组成复杂，是一座天然的基因功能“宝库”。目前虽然对于人体肠道微生物组的研究和认识日益加深，但由于影响其组成结构和代谢功能的影响因素众多，尚未能对这些影响因素进行全面系统的定量研究。

研究方法

       研究对象：取自1135名荷兰人的粪便样本，同时采集和检测他们的207项内源/外源指标，评估其对肠道微生物组的影响大小
测序平台：Illumina HiSeq 2000测序系统，采用宏基因组鸟枪法双端配对测序（Paired-end metagenomic shotgun sequencing），每样本平均测序量为3.0 Gb（约32.3 M序列）。

研究结果

       研究发现，一共有126个影响因素与人群肠道宏基因组显著相关，包括31个内源因子、12个疾病因子、19个类药物、4个吸烟类别和60个饮食因子。这些因素总体能解释菌群中18.7%的差异度。其中，110个影响因素能与125种微生物显著相关，尤其是粪便中嗜铬粒蛋白A（Chromogranin A，CgA）的水平能与61个种水平微生物相关，这些微生物的总体含量高达53%；同时，CgA的水平与菌群的多样性负相关。

宏基因组鸟枪法测序（A）相比基于16S rRNA基因的多样性组成谱测序（B）能更全面、深入、精细地展示菌群组成。 （A）PCoA分析揭示人肠道微生物组主要由Firmicutes、Actinobacteria和Bacteroidetes三个门的细菌的丰度所驱动； （B-D）人肠道微生物组Shannon多样性指数、基因丰富度和COG功能类群丰富度的分布。 126个与人群肠道宏基因组高度相关的影响因素。条形图表明这些影响因素在菌群整体中各自能解释的差异度，热图表明影响因素与Shannon多样性指数、基因丰富度和COG功能类群丰富度的相关度。 （A）PCoA分析揭示CgA对肠道微生物组的影响，以及关联最密切的微生物类群； （B）CgA与其它影响因素之间的相关度； （C）基于170个种水平微生物的分类等级树，其中61种与CgA高度相关，红点代表正相关，蓝点代表负相关； （D）与CgA高度相关的61种微生物的分类等级树。

研究结论

       本研究通过人群水平的大规模宏基因组测序解析，全面展示了肠道微生物组在组成、多样性和功能方面的特征，并通过关联分析系统揭示了影响肠道微生物组的关键标志物，标志着“环境——饮食——微生物组——宿主关系”研究的新突破。

       作为行业先锋，派森诺生物将一如既往地行使“解析序列，诠释生命”的理念，秉承“立足客户需要，满足个性需求”的服务宗旨，始终如一地提供性价比最高、最优质、最快速稳定的高通量测序和数据解析方案。

参考文献