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宏基因组学

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宏基因组学(Metagenomics),也称元基因组学,利用新一代高通量测序技术(NGS)以特定环境下微生物群体基因组为研究对象,在分析微生物多样性、种群结构、进化关系的基础上,可进一步探究微生物群体功能活性、相互协作关系及与环境之间的关系,发掘潜在的生物学意义。与传统微生物研究方法相比,宏基因组测序技术规避了绝大部分微生物不能培养、痕量菌无法检测的缺点,因此近年来在环境微生物学研究中得到了广泛应用。

 

技术优势

通量高,拥有标准化实验室和高通量测序平台,数据库可靠;
可检测不可培养物种,可检测痕量微生物;
专业的生物信息团队,可以满足个性化的生物信息分析要求。
 
技术路线
 

技术参数

样本要求
土壤        10 g/sample
粪便        3-5 g/sample
血液        10 mL/sample
污泥/沉积物 5-10 g/sample
DNA         总量 ≥ 1 μg、浓度 ≥ 100 ng/μL
 
检测平台
测序平台:Illumina Hiseq Xten 或 Nova Seq6000
测序策略:PE150
测序深度:6G/10G/15G/20G
 
检测范围
基于13C 标记的葡萄糖(Glucose)碳代谢流分析
基于13C标记的谷氨酰胺(Glutamine)碳代谢流分析
基于15N标记的谷氨酰胺(Glutamine)氮代谢流分析
 
常规项目周期
实验检测:45个工作日(从收到客户预付款并收到样品之日起)
数据分析:20个工作日
 
应用方向
1、医学领域:代谢病研究、肿瘤癌症研究等;
2、畜牧领域:肠道、瘤胃(如产甲烷菌类群)与动物健康/营养消化研究等;
3、农业领域:根际微生物与植物互作、农业耕作/施肥处理与土壤微生物群落研究等;
4、环境领域:雾霾处理、污水治理、石油降解、酸性矿水处理及海洋环境研究等;
5、生物能源:特殊功能的菌株、基因挖掘、工程菌的开发研究;
6、特殊极端环境:极端环境条件下的微生物类群研究。
 
案例分析
Assembly of 913 microbial genomes from metagenomic sequencing of the cow rumen
牛瘤胃基因组测序中913个微生物基因组的合成
牛瘤胃适合于将植物物质分解成能量和营养物质,这一任务主要由瘤胃微生物群编码的酶来完成。作者对43头苏格兰牛瘤胃进行了宏基因组测序,得到800Gb数据,并以此拼装得到了913个细菌和古菌基因组草图。这些基因组大多是之前未测序的菌株和物种。这些草图基因组包含69000种预测参与碳代谢的蛋白,其中90%以上匹配不到数据库上。这里提出的913个基因组改进了元组学阅读分类,与我们自己的数据相比提高了7倍,与其他可公开获得的瘤胃数据相比提高了5倍。因此,我们的数据集大大提高了公共数据库中瘤胃微生物基因组的覆盖率,为发现降解酶和研究瘤胃微生物提供了宝贵的资源。
 
 
参考文献
[1]Stewart R D, Auffret M D, Warr A, et al. Assembly of 913 microbial genomes from metagenomic sequencing of the cow rumen[J]. Nature Communications, 2018, 9(1):870.
 
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