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基于高通量技術和定量PCR技術探究供水水庫沉積物中真菌群落分布

2016-06-13

研究背景


在供(gong)水(shui)(shui)水(shui)(shui)庫的(de)(de)(de)沉積(ji)物(wu)中(zhong)存(cun)在各種(zhong)各樣的(de)(de)(de)真(zhen)菌物(wu)種(zhong)。然而，無(wu)論在功能上還是在分類上，真(zhen)菌微(wei)生物(wu)的(de)(de)(de)群落分布仍是一個未探究(jiu)的(de)(de)(de)謎團。正基(ji)于此，派森(sen)諾生物(wu)公司與西安建筑科技大學(xue)張海涵(han)老(lao)師團隊攜手(shou)合作，應(ying)用(yong)高通量測(ce)序技術(shu)對(dui)供(gong)水(shui)(shui)水(shui)(shui)庫沉積(ji)物(wu)中(zhong)真(zhen)菌群落的(de)(de)(de)種(zhong)類及豐(feng)度(du)進(jin)行深入(ru)的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)。研(yan)究(jiu)成果《Ignored sediment fungal populations in watersupply reservoirs are revealed by quantitativePCR and 454 pyrosequencing》于2015年發表在BMC Microbiology上。


樣品收集


樣品分別取(qu)自(zi)三(san)個不同的水(shui)庫，分三(san)組進行實(shi)驗：JP、SBY和(he)ZC（每組3個生物學(xue)重復(fu)）。


測序平臺


Roche 454 GS FLX+平臺。


測序區域


真菌(jun)ITS全(quan)長(chang)。


部分結果展示與結果說明


1、水庫沉積物中真菌群落多樣性指數分析

基(ji)于多樣性指數可以得出(chu)：JP組物種豐富度遠高于其他各組，JP組中Chao1指數（962）較SBY（170）高5.66倍。

 

文章發表 

                                                                              表(biao)1 真菌群落多樣性指數


2、水庫沉積物中真菌豐度等級曲線分析

基于(yu)豐(feng)度(du)等級曲線發現：JP組(zu)曲線長且分布較(jiao)為均勻，表明(ming)JP組(zu)中物(wu)種(zhong)分布均勻且物(wu)種(zhong)豐(feng)度(du)遠高于(yu)其他各(ge)組(zu)。


 高通量測序

                                                                                         圖(tu)2：豐度曲線(xian)分析


3、水庫沉積物中真菌Venn圖

基于Venn圖可以發現(xian)三種水樣(yang)中共有OTUs數目。在三組(zu)樣(yang)品中，共有OTUs數為12。


高通量測序 

 

                                                                                         圖3：Venn圖


4、水庫沉積物中真菌熱圖分析

基于熱圖分析發現(xian)(xian)：Rhizophydium（30.98%）,Placidium (20.20%), Apophysomyces(8.43%), Allomyces (6.26%), and Rhodotorula (6.01%)是JP組(zu)中主要的(de)微(wei)(wei)生物菌屬(shu)。Elaphomyces(20.0%)是ZC組(zu)中主要的(de)微(wei)(wei)生物菌屬(shu)。Rhizophydium(30.98%)和Mattirolomyces (39.40%)是JP和SBY組(zu)豐富的(de)菌屬(shu)。Glomus sp菌僅在JP組(zu)中被發現(xian)(xian)。


 高通量測序

                                                                                        圖4：熱圖分(fen)析(xi)


5、水庫沉積物中真菌網絡聚類分析

為了更(geng)好的(de)了解三組(zu)(zu)(zu)樣品中菌群組(zu)(zu)(zu)成(cheng)(cheng)差異，派森諾分(fen)(fen)析人員利用Cytoscape軟件進行(xing)個性化專業分(fen)(fen)析。研究發(fa)現：在JP組(zu)(zu)(zu)中Placidium菌屬(shu)是主(zhu)要的(de)真(zhen)菌菌群。而(er)對(dui)于3組(zu)(zu)(zu)樣品，真(zhen)菌菌群組(zu)(zu)(zu)成(cheng)(cheng)也存在很大的(de)差異性。

高通量測序

                                                                          圖5：Cytoscape網絡聚類分析


6、水庫沉積物中主成分分析

基于主成分(fen)分(fen)析研究(jiu)發現(xian)：JPR位(wei)于第3象限，而ZCR和SBYR位(wei)于4象限，在3種水庫中真菌(jun)群落(luo)存在很大的差異(yi)。


                                                             ;                                  圖6 主成分(fen)分(fen)析

 

實驗結論

 

基于高通量測(ce)序(xu)技(ji)術成(cheng)功的發(fa)現沉(chen)積物中真(zhen)(zhen)菌(jun)及群落(luo)分(fen)布。各種(zhong)真(zhen)(zhen)菌(jun)廣泛的存(cun)在(zai)于(yu)供應水(shui)水(shui)庫沉(chen)積物中，這(zhe)些(xie)發(fa)現可以(yi)拓(tuo)寬我們對于(yu)沉(chen)積物中真(zhen)(zhen)菌(jun)的認識。后續的研(yan)究(jiu)將(jiang)更關注于(yu)這(zhe)些(xie)真(zhen)(zhen)菌(jun)對于(yu)水(shui)體污染物的降解作用，而基于(yu)高通(tong)量測序平(ping)臺的生物研(yan)究(jiu)也(ye)將(jiang)帶給我們更寬的研(yan)究(jiu)視野。

 

原文索引：

Haihan Zhang, TinglinHuang,andShengnan Chen. Ignored sediment fungal populations in watersupply reservoirs are revealed by quantitativePCR and 454 pyrosequencing. BMC Microbiology (2015) 15:44.