什么是16S rRNA?
16S rRNA是原核生物的核糖体中30S亚基的组成部分,长度约为1542nt,具有高度的保守性和特异性。16S rRNA基因是细菌上编码rRNA相对应的DNA序列,存在于所有细菌的基因组中。16S rRNA基因包括保守区和可变区,保守区反映了物种间的亲缘关系,而可变区则反映了物种间的差异。16S rRNA基因测序一般是利用MiSeq对16S rRNA基因的V3-V4可变区进行测序,以此来研究微生物多样性。
Fadrosh等采用改善的双端index方法对V3-V4进行测序:
16S rRNA基因测序一般包括基因组DNA提取,目的片段PCR扩增及文库构建,测序,生物信息分析等步骤。常用的生物信息分析软件主要是QIIME,这是一款16S分析神器,包括OTU聚类及多样性等多种分析,而且还有详细的文档说明。
16S rRNA基因测序常见名词解释:
OTU:(operational taxonomic unit),即操作分类单元,通过相似性对个体进行分组,根据序列彼此的相似性进行聚类,然后基于设置的相似性阈值(通常为97%相似性)来定义OTU,简而言之,每个OTU代表一种16S rRNA,所以一个OTU对应于一个物种。通过OTU分析就可以知道样品中的微生物多样性和丰度。
Alpha多样性:即一个样品内的微生物多样性,常见的度量指标有Chao1 richness estimator,Shannon diversity index和Simpson diversity index等。
Beta多样性:即不同样品间的微生物多样性,衡量不同样品之间的差别。
稀释曲线:从样品中抽取一定数量的reads,统计这些reads所代表的OTU。稀释曲线可以用来衡量测序数据量是否合理,并间接反映样品中物种的丰富程度。