基于高通量測序的菌群結構譜研究課件

基于高通量測序的菌群譜研究

——中醫(yī)藥方向1基于高通量測序的菌群譜研究

——中醫(yī)藥方向1主要內容一、中醫(yī)藥微生態(tài)概述二、菌群譜的檢測方法三、生物信息分析內容及意義四、案例解析2主要內容一、中醫(yī)藥微生態(tài)概述二、菌群譜的檢測方法三、生物信息3344建議“6+2”模式，即人體、環(huán)境、農作物、家養(yǎng)動物腸道、工業(yè)以及海洋等6個領域的微生物組研究，加上微生物組研究方法及應用技術平臺和微生物組數據儲存及功能挖掘兩個方向。

2016年年7月，50多位院士專家支持中科院微生物所的倡議，向國務院建議盡快啟動中國微生物組計劃，并得到積極回應。5中國微生物組計劃建議“6+2”模式，即人體、環(huán)境、農作物、家養(yǎng)動物腸腸道微生態(tài)成人胃腸道微生物重量超過1kg，約編碼330萬個特異基因，是人類基因組編碼基因數的150多倍；人類第二套基因組；人類是超級生物體。6腸道微生態(tài)成人胃腸道微生物重量超過1kg，約編碼330萬個特人類腸道優(yōu)勢菌7資料來自HakanssonA等的文章人類腸道優(yōu)勢菌7資料來自HakanssonA等的文章人類腸道優(yōu)勢菌8資料來自HakanssonA等的文章人類腸道優(yōu)勢菌8資料來自HakanssonA等的文章人類腸道優(yōu)勢菌9資料來自HakanssonA等的文章人類腸道優(yōu)勢菌9資料來自HakanssonA等的文章腸道微生物的功能及相關疾病10腸道微生物的功能及相關疾病10中醫(yī)藥微生態(tài)研究歷史和進展早在公元4世紀，中醫(yī)師葛洪曾用糞便懸浮液治療食物中毒和嚴重腹瀉；公元16世紀，李時珍在《本草綱目》中有用糞便治病的記載；20世紀，我國微生態(tài)學創(chuàng)始人魏曦教授曾預言：“微生態(tài)學很可能成為打開中醫(yī)奧秘大門的一把金鑰匙”；2012年，上海交大趙立平教授在《Science》上發(fā)表題為《我的微生物組和我》的新聞報道，介紹了其如何把中醫(yī)藥學和菌群研究結合，并以此與肥胖斗爭的故事。這開啟了中醫(yī)藥與菌群關系研究的新紀元；2014年，上海交大趙立平教授和中國中醫(yī)科學研究院仝小林教授等，在國際微生態(tài)學領域的頂級學術期刊《TheISMEJournal》發(fā)表題為《一種中草藥復方緩解2型糖尿病時的腸道菌群改變》的研究成果；2015年，臺灣長庚大學學者在《NatureCommunications》發(fā)表題為《靈芝通過調節(jié)腸道菌群的組成而降低小鼠肥胖》的研究成果；2016年，臺灣長庚大學學者在《Nature》子刊發(fā)表題為《植物和蘑菇對抗肥胖和糖尿病的分子機制》的綜述；2017年，香港浸會大學陳虎彪教授和江蘇省中醫(yī)藥研究院李松林研究員等的綜述《UnderstandingtheMolecularMechanismsoftheInterplayBetweenHerbalMedicinesandGutMicrobiota》在線發(fā)表在WileyOnlineLibrary；11中醫(yī)藥微生態(tài)研究歷史和進展早在公元4世紀，中醫(yī)師葛洪曾用糞便人參皂苷Rb1腸道生物轉化過程中腸道菌群的關鍵作用資料來自JunXu等的文章12人參皂苷Rb1腸道生物轉化過程中腸道菌群的關鍵作用資料來自J與草藥代謝相關的腸道菌群資料來自JunXu等的文章13與草藥代謝相關的腸道菌群資料來自JunXu等的文章13與草藥代謝相關的腸道菌群資料來自JunXu等的文章14與草藥代謝相關的腸道菌群資料來自JunXu等的文章14與草藥代謝相關的腸道菌群資料來自JunXu等的文章15與草藥代謝相關的腸道菌群資料來自JunXu等的文章15與草藥代謝相關的腸道菌群資料來自JunXu等的文章16與草藥代謝相關的腸道菌群資料來自JunXu等的文章16草藥通過靶向腸道菌群的潛在治療機制資料來自JunXu等的文章17草藥通過靶向腸道菌群的潛在治療機制資料來自JunXu等的文草藥靶向治療腸道菌群資料來自JunXu等的文章18草藥靶向治療腸道菌群資料來自JunXu等的文章18草藥靶向治療腸道菌群資料來自JunXu等的文章19草藥靶向治療腸道菌群資料來自JunXu等的文章19草藥靶向治療腸道菌群資料來自JunXu等的文章20草藥靶向治療腸道菌群資料來自JunXu等的文章20草藥靶向治療腸道菌群資料來自JunXu等的文章21草藥靶向治療腸道菌群資料來自JunXu等的文章21草藥與哺乳動物腸道菌群的互作網絡資料來自JunXu等的文章22草藥與哺乳動物腸道菌群的互作網絡資料來自JunXu等的文章草藥與菌群的互作方式（1）腸道菌群將草藥化學成分生物轉化成代謝物質，而這些物質的生物利用度、生物活性及毒性與其前體不同；（2）草藥化學成分改善腸道菌群結構，從而改善其功能失調狀態(tài)及相關的病理條件；（3）腸道菌群介導草藥多種化學成分之間的相互作用；23草藥與菌群的互作方式（1）腸道菌群將草藥化學成分生物轉化成代中醫(yī)藥微生態(tài)研究的機遇和挑戰(zhàn)中醫(yī)藥微生態(tài)研究是我們難得的歷史性的機遇，建議投入更多的團隊和資源，而且需要頂層設計；挑戰(zhàn)（1）對于與腸道菌群相關的中醫(yī)藥化學成分，需要更多的整體化學特征的研究：是否發(fā)酵的金銀花；（2）對于中醫(yī)藥靶標腸道菌群，需要更多的微生物學的研究：麝香草酚；（3）需要靠譜的中醫(yī)藥腸道微生態(tài)研究模型：人源化老鼠；24機遇中醫(yī)藥微生態(tài)研究的機遇和挑戰(zhàn)中醫(yī)藥微生態(tài)研究是我們難得的歷史二、菌群結構譜的檢測方法25二、菌群結構譜的檢測方法25菌群結構譜的檢測方法在細菌的進化過程中，rRNA基因的進化相對保守，被認為是衡量生命進化歷史最理想的標尺。rRNA結構既具保守性又具高變性。保守性反映生物物種的親緣關系，高變性則揭示生物物種的特征核酸序列，是屬種鑒定的分子基礎。25菌群結構譜的檢測方法在細菌的進化過程中，rRN菌群結構譜檢測方法羅氏454(2005)Hiseq2500(2014)Miseq(2011)19901960DGGET-RFLPClonelibrary分子生物學手段Pacbio(2009)培養(yǎng)基培養(yǎng)法高通量測序時代RT-PCR27菌群結構譜檢測方法羅氏454Hiseq2500Miseq19菌群結構譜的檢測方法28菌群結構譜的檢測方法28基因組DNA提取設計并合成含接頭引物PCR擴增及產物純化PCR產物定量及均一化Miseq高通量測序MiseqPE文庫制備菌群結構譜的檢測方法高保真酶；最低循環(huán)數；精確定量29基因組DNA提取設計并合成含接頭引物PCR擴增及產物純化PC樣品采集：采樣方法、生物學重復、樣品保存…測序前準備

：DNA抽提，PCR…平臺選擇

：illuminaMiseq/Hiseq；Pacbio區(qū)域選擇

：細菌（V3-V4…）；真菌（ITS…）；古菌（V3-V5…）測序量：30000…所需分析：標準分析+高級分析

準備30樣品采集：采樣方法、生物學重復、樣品保存…準備30三、生物信息分析內容及意義31三、生物信息分析內容及意義31生物信息分析內容及意義

樣本自身所含微生物的多樣性程度（Alpha多樣性）樣本間微生物多樣性比較（

Beta多樣性）環(huán)境因子的影響（對樣本或者微生物）菌群代謝功能預測32生物信息分析內容及意義?樣本自身所含微生物的多樣性程度（A錯誤率與質量值換算的公式：Q=-10log10(E)

Fastaq文件：@HWI-ST531R:144:D11RDACXX:4:1101:1212:19461:N:0:ATTCCTATNATGACTCAAGCGCTTCCTCAGTTTAATGAAGCTAACTTCAATGCTGAGATCGTT+HWI-ST531R:144:D11RDACXX:4:1101:1212:19461:N:0:ATTCCT?A#AFFDFFHGFFHJJGIJJJIICHIIIIJJGGHIIJJIIJIIJIHGI@FEHIIJBFFHGJJIIHHHDFFFF信息分析內容33錯誤率與質量值換算的公式：Q=-10log10(E)OTU聚類OTU（OperationalTaxonomicUnits）是在系統(tǒng)發(fā)生學或群體遺傳學研究中，為了便于進行分析，人為給某一個分類單元（品系，屬，種、分組等）設置的同一標志。要了解一個樣品測序結果中的菌種、菌屬等數目信息，就需要對序列進行歸類操作（cluster）。通過歸類操作，將序列按照彼此的相似性分歸為許多小組，一個小組就是一個OTU?？筛鶕煌南嗨贫人剑ㄍǔ?7%），對所有序列進行OTU劃分。有效數據優(yōu)化數據信息分析內容34OTU聚類OTU（Operational分類學分析Qiime分類學分析（/scripts/assign_taxonomy.html）將序列與greengene等數據庫比對某OTU的種屬信息：同一個OTU中的不同序列的最近祖先的種屬信息OTUnameABOTUsizesuperkingdomphylumclass…OTU1100150250BacteriaProteobacteriaBetaproteobacteria…OTU250100150BacteriaProteobacteriaGammaproteobacteria………………………35分類學分析Qiime分類學分析（http://qiime.o稀釋性曲線36稀釋性曲線36RankAbundance曲線37RankAbundance曲線37Specaccum物種累積曲線38Specaccum物種累積曲線38單個樣品的群落結構組分圖39單個樣品的群落結構組分圖39單個樣品的群落結構組分圖40單個樣品的群落結構組分圖40OTU分布VENN圖多樣品相似度樹狀圖41OTU分布VENN圖多樣品相似度樹狀圖41多個樣品的菌群結構譜柱形圖42多個樣品的菌群結構譜柱形圖42菌群結構譜Heatmap圖43菌群結構譜Heatmap圖43

PCA44PCA44ABC物種差異顯著性分析45ABC物種差異顯著性分析45LEfSE46LEfSE46LEfSE::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::47LEfSE:::::::::::::::::::::::::RDA/CCA48RDA/CCA48優(yōu)勢物種互作關聯(lián)網絡分析49優(yōu)勢物種互作關聯(lián)網絡分析49菌群代謝功能預測ABC50菌群代謝功能預測ABC50四、案例解析51四、案例解析51案例分析52案例分析52實驗設計：檢測高脂飲食組，以及高脂飲食+靈芝水提物干預組小鼠腸道菌群譜變化，同時用正常飲食組，以及正常飲食+靈芝水提物干預組作為對照；采集并統(tǒng)計多項生理生化指標；通過向高飲食組移植其他組分的糞便來驗證，并檢查糞便菌群譜變化；分離并驗證靈芝水提物活性物質。測序策略：采用羅氏454平臺，對16SrRNA

V3-V5區(qū)測，引物為338F-907R。

結論：

靈芝水提物通過調節(jié)腸道菌群譜而緩解小鼠肥胖?！鹅`芝通過調節(jié)腸道菌群譜緩解小鼠肥胖》53實驗設計：檢測高脂飲食組，以及高脂飲食+靈芝水提物干54①正常飲食組②正常飲食+喂食8%靈芝水提物組③高脂飲食組④高脂飲食+喂食2%靈芝水提物組⑤高脂飲食+喂食4%靈芝水提物組⑥高脂飲食+喂食8%靈芝水提物組實驗設計采集統(tǒng)計多項生理生化指標檢測分析菌群譜變化情況發(fā)現(xiàn)靈芝水提物不僅可以降低高脂飲食小鼠體重、炎癥和胰島素抵抗，還可以降低腸道菌群的厚壁菌／擬桿菌門比值和內毒素濃度，同時維持腸屏障完整性。①向高脂飲食組移植正常飲食組糞便②向高脂飲食組移植正常飲食+喂食8%靈芝水提物組③向高脂飲食組移植高脂飲食組糞便④向高脂飲食組移植高脂飲食+喂食8%靈芝水提物組采集統(tǒng)計多項生理生化指標檢測分析菌群譜變化情況發(fā)現(xiàn)將喂養(yǎng)靈芝水提物的小鼠糞便移植給高脂飲食小鼠，與直接喂食靈芝水提物效果類似。①正常飲食組②正常飲食+喂食8%靈芝水提物組③正常飲食+喂食30萬Da以上靈芝粗提物組④正常飲食+喂食10-30萬Da靈芝粗提物組⑤正常飲食+喂食10萬Da以下靈芝粗提物組⑥正常飲食+喂食某不明確芝粗提物組⑦高脂飲食組⑧高脂飲食+喂食8%靈芝水提物組⑨高脂飲食+喂食30萬Da以上靈芝粗提物組⑩高脂飲食+喂食10-30萬Da靈芝粗提物組?高脂飲食+喂食10萬Da以下靈芝粗提物組?高脂飲食+喂食某不明確靈芝粗提物組靈芝水提物通過調節(jié)腸道菌群譜而緩解小鼠肥胖單獨用大于30萬Da的靈芝粗提物喂養(yǎng)高脂飲食小鼠，與直接喂食靈芝水提物效果類似。采集統(tǒng)計多項生理生化指標54①正常飲食組實驗設計采集統(tǒng)計多項生理生化指標檢測分析菌群靈芝水提物對高脂飲食小鼠體重等指標的影響55靈芝水提物對高脂飲食小鼠體重等指標的影響55靈芝水提物對高脂飲食小鼠肝臟重量等指標的影響56靈芝水提物對高脂飲食小鼠肝臟重量等指標的影響56靈芝水提物對高脂飲食小鼠白介素等基因表達的影響57靈芝水提物對高脂飲食小鼠白介素等基因表達的影響57靈芝水提物對高脂飲食小鼠白介素等基因表達的影響58靈芝水提物對高脂飲食小鼠白介素等基因表達的影響58靈芝水提物對高脂飲食小鼠肌動蛋白等豐度的影響59靈芝水提物對高脂飲食小鼠肌動蛋白等豐度的影響59靈芝水提物對高脂飲食小鼠腸道菌群譜的影響60靈芝水提物對高脂飲食小鼠腸道菌群譜的影響60靈芝水提物對高脂飲食小鼠腸道菌群譜的影響61靈芝水提物對高脂飲食小鼠腸道菌群譜的影響61靈芝水提物對高脂飲食小鼠腸道菌群譜的影響62靈芝水提物對高脂飲食小鼠腸道菌群譜的影響62靈芝水提物對高脂飲食小鼠腸道菌群譜的影響……….63靈芝水提物對高脂飲食小鼠腸道菌群譜的影響…………移植不同來源的糞便對肥胖小鼠體重等指標的影響64移植不同來源的糞便對肥胖小鼠體重等指標的影響64移植不同來源的糞便對肥胖小鼠白介素等基因表達的影響65移植不同來源的糞便對肥胖小鼠白介素等基因表達的影響65移植不同來源的糞便對肥胖小鼠白介素等基因表達及翻譯的影響66移植不同來源的糞便對肥胖小鼠白介素等基因表達及翻譯的影響66移植不同來源的糞便對肥胖小鼠腸道菌群譜的影響67移植不同來源的糞便對肥胖小鼠腸道菌群譜的影響67移植不同來源的糞便對肥胖小鼠腸道菌群譜的影響68移植不同來源的糞便對肥胖小鼠腸道菌群譜的影響68移植不同來源的糞便對肥胖小鼠腸道菌群譜的影響69移植不同來源的糞便對肥胖小鼠腸道菌群譜的影響69移植不同來源的糞便對肥胖小鼠腸道菌群譜的影響………………70移植不同來源的糞便對肥胖小鼠腸道菌群譜的影響……71717272靈芝水提物不同分子量組分對肥胖小鼠體重等指標的影響73靈芝水提物不同分子量組分對肥胖小鼠體重等指標的影響73靈芝水提物不同分子量組分對肥胖小鼠肝臟重量等指標的影響74靈芝水提物不同分子量組分對肥胖小鼠肝臟重量等指標的影響74基于高通量測序的菌群譜研究

——中醫(yī)藥方向1基于高通量測序的菌群譜研究

——中醫(yī)藥方向1主要內容一、中醫(yī)藥微生態(tài)概述二、菌群譜的檢測方法三、生物信息分析內容及意義四、案例解析2主要內容一、中醫(yī)藥微生態(tài)概述二、菌群譜的檢測方法三、生物信息3344建議“6+2”模式，即人體、環(huán)境、農作物、家養(yǎng)動物腸道、工業(yè)以及海洋等6個領域的微生物組研究，加上微生物組研究方法及應用技術平臺和微生物組數據儲存及功能挖掘兩個方向。

2016年年7月，50多位院士專家支持中科院微生物所的倡議，向國務院建議盡快啟動中國微生物組計劃，并得到積極回應。5中國微生物組計劃建議“6+2”模式，即人體、環(huán)境、農作物、家養(yǎng)動物腸腸道微生態(tài)成人胃腸道微生物重量超過1kg，約編碼330萬個特異基因，是人類基因組編碼基因數的150多倍；人類第二套基因組；人類是超級生物體。6腸道微生態(tài)成人胃腸道微生物重量超過1kg，約編碼330萬個特人類腸道優(yōu)勢菌7資料來自HakanssonA等的文章人類腸道優(yōu)勢菌7資料來自HakanssonA等的文章人類腸道優(yōu)勢菌8資料來自HakanssonA等的文章人類腸道優(yōu)勢菌8資料來自HakanssonA等的文章人類腸道優(yōu)勢菌9資料來自HakanssonA等的文章人類腸道優(yōu)勢菌9資料來自HakanssonA等的文章腸道微生物的功能及相關疾病10腸道微生物的功能及相關疾病10中醫(yī)藥微生態(tài)研究歷史和進展早在公元4世紀，中醫(yī)師葛洪曾用糞便懸浮液治療食物中毒和嚴重腹瀉；公元16世紀，李時珍在《本草綱目》中有用糞便治病的記載；20世紀，我國微生態(tài)學創(chuàng)始人魏曦教授曾預言：“微生態(tài)學很可能成為打開中醫(yī)奧秘大門的一把金鑰匙”；2012年，上海交大趙立平教授在《Science》上發(fā)表題為《我的微生物組和我》的新聞報道，介紹了其如何把中醫(yī)藥學和菌群研究結合，并以此與肥胖斗爭的故事。這開啟了中醫(yī)藥與菌群關系研究的新紀元；2014年，上海交大趙立平教授和中國中醫(yī)科學研究院仝小林教授等，在國際微生態(tài)學領域的頂級學術期刊《TheISMEJournal》發(fā)表題為《一種中草藥復方緩解2型糖尿病時的腸道菌群改變》的研究成果；2015年，臺灣長庚大學學者在《NatureCommunications》發(fā)表題為《靈芝通過調節(jié)腸道菌群的組成而降低小鼠肥胖》的研究成果；2016年，臺灣長庚大學學者在《Nature》子刊發(fā)表題為《植物和蘑菇對抗肥胖和糖尿病的分子機制》的綜述；2017年，香港浸會大學陳虎彪教授和江蘇省中醫(yī)藥研究院李松林研究員等的綜述《UnderstandingtheMolecularMechanismsoftheInterplayBetweenHerbalMedicinesandGutMicrobiota》在線發(fā)表在WileyOnlineLibrary；11中醫(yī)藥微生態(tài)研究歷史和進展早在公元4世紀，中醫(yī)師葛洪曾用糞便人參皂苷Rb1腸道生物轉化過程中腸道菌群的關鍵作用資料來自JunXu等的文章12人參皂苷Rb1腸道生物轉化過程中腸道菌群的關鍵作用資料來自J與草藥代謝相關的腸道菌群資料來自JunXu等的文章13與草藥代謝相關的腸道菌群資料來自JunXu等的文章13與草藥代謝相關的腸道菌群資料來自JunXu等的文章14與草藥代謝相關的腸道菌群資料來自JunXu等的文章14與草藥代謝相關的腸道菌群資料來自JunXu等的文章15與草藥代謝相關的腸道菌群資料來自JunXu等的文章15與草藥代謝相關的腸道菌群資料來自JunXu等的文章16與草藥代謝相關的腸道菌群資料來自JunXu等的文章16草藥通過靶向腸道菌群的潛在治療機制資料來自JunXu等的文章17草藥通過靶向腸道菌群的潛在治療機制資料來自JunXu等的文草藥靶向治療腸道菌群資料來自JunXu等的文章18草藥靶向治療腸道菌群資料來自JunXu等的文章18草藥靶向治療腸道菌群資料來自JunXu等的文章19草藥靶向治療腸道菌群資料來自JunXu等的文章19草藥靶向治療腸道菌群資料來自JunXu等的文章20草藥靶向治療腸道菌群資料來自JunXu等的文章20草藥靶向治療腸道菌群資料來自JunXu等的文章21草藥靶向治療腸道菌群資料來自JunXu等的文章21草藥與哺乳動物腸道菌群的互作網絡資料來自JunXu等的文章22草藥與哺乳動物腸道菌群的互作網絡資料來自JunXu等的文章草藥與菌群的互作方式（1）腸道菌群將草藥化學成分生物轉化成代謝物質，而這些物質的生物利用度、生物活性及毒性與其前體不同；（2）草藥化學成分改善腸道菌群結構，從而改善其功能失調狀態(tài)及相關的病理條件；（3）腸道菌群介導草藥多種化學成分之間的相互作用；23草藥與菌群的互作方式（1）腸道菌群將草藥化學成分生物轉化成代中醫(yī)藥微生態(tài)研究的機遇和挑戰(zhàn)中醫(yī)藥微生態(tài)研究是我們難得的歷史性的機遇，建議投入更多的團隊和資源，而且需要頂層設計；挑戰(zhàn)（1）對于與腸道菌群相關的中醫(yī)藥化學成分，需要更多的整體化學特征的研究：是否發(fā)酵的金銀花；（2）對于中醫(yī)藥靶標腸道菌群，需要更多的微生物學的研究：麝香草酚；（3）需要靠譜的中醫(yī)藥腸道微生態(tài)研究模型：人源化老鼠；24機遇中醫(yī)藥微生態(tài)研究的機遇和挑戰(zhàn)中醫(yī)藥微生態(tài)研究是我們難得的歷史二、菌群結構譜的檢測方法25二、菌群結構譜的檢測方法25菌群結構譜的檢測方法在細菌的進化過程中，rRNA基因的進化相對保守，被認為是衡量生命進化歷史最理想的標尺。rRNA結構既具保守性又具高變性。保守性反映生物物種的親緣關系，高變性則揭示生物物種的特征核酸序列，是屬種鑒定的分子基礎。25菌群結構譜的檢測方法在細菌的進化過程中，rRN菌群結構譜檢測方法羅氏454(2005)Hiseq2500(2014)Miseq(2011)19901960DGGET-RFLPClonelibrary分子生物學手段Pacbio(2009)培養(yǎng)基培養(yǎng)法高通量測序時代RT-PCR27菌群結構譜檢測方法羅氏454Hiseq2500Miseq19菌群結構譜的檢測方法28菌群結構譜的檢測方法28基因組DNA提取設計并合成含接頭引物PCR擴增及產物純化PCR產物定量及均一化Miseq高通量測序MiseqPE文庫制備菌群結構譜的檢測方法高保真酶；最低循環(huán)數；精確定量29基因組DNA提取設計并合成含接頭引物PCR擴增及產物純化PC樣品采集：采樣方法、生物學重復、樣品保存…測序前準備

：DNA抽提，PCR…平臺選擇

：illuminaMiseq/Hiseq；Pacbio區(qū)域選擇

：細菌（V3-V4…）；真菌（ITS…）；古菌（V3-V5…）測序量：30000…所需分析：標準分析+高級分析

準備30樣品采集：采樣方法、生物學重復、樣品保存…準備30三、生物信息分析內容及意義31三、生物信息分析內容及意義31生物信息分析內容及意義

樣本自身所含微生物的多樣性程度（Alpha多樣性）樣本間微生物多樣性比較（

Beta多樣性）環(huán)境因子的影響（對樣本或者微生物）菌群代謝功能預測32生物信息分析內容及意義?樣本自身所含微生物的多樣性程度（A錯誤率與質量值換算的公式：Q=-10log10(E)

Fastaq文件：@HWI-ST531R:144:D11RDACXX:4:1101:1212:19461:N:0:ATTCCTATNATGACTCAAGCGCTTCCTCAGTTTAATGAAGCTAACTTCAATGCTGAGATCGTT+HWI-ST531R:144:D11RDACXX:4:1101:1212:19461:N:0:ATTCCT?A#AFFDFFHGFFHJJGIJJJIICHIIIIJJGGHIIJJIIJIIJIHGI@FEHIIJBFFHGJJIIHHHDFFFF信息分析內容33錯誤率與質量值換算的公式：Q=-10log10(E)OTU聚類OTU（OperationalTaxonomicUnits）是在系統(tǒng)發(fā)生學或群體遺傳學研究中，為了便于進行分析，人為給某一個分類單元（品系，屬，種、分組等）設置的同一標志。要了解一個樣品測序結果中的菌種、菌屬等數目信息，就需要對序列進行歸類操作（cluster）。通過歸類操作，將序列按照彼此的相似性分歸為許多小組，一個小組就是一個OTU?？筛鶕煌南嗨贫人剑ㄍǔ?7%），對所有序列進行OTU劃分。有效數據優(yōu)化數據信息分析內容34OTU聚類OTU（Operational分類學分析Qiime分類學分析（/scripts/assign_taxonomy.html）將序列與greengene等數據庫比對某OTU的種屬信息：同一個OTU中的不同序列的最近祖先的種屬信息OTUnameABOTUsizesuperkingdomphylumclass…OTU1100150250BacteriaProteobacteriaBetaproteobacteria…OTU250100150BacteriaProteobacteriaGammaproteobacteria………………………35分類學分析Qiime分類學分析（http://qiime.o稀釋性曲線36稀釋性曲線36RankAbundance曲線37RankAbundance曲線37Specaccum物種累積曲線38Specaccum物種累積曲線38單個樣品的群落結構組分圖39單個樣品的群落結構組分圖39單個樣品的群落結構組分圖40單個樣品的群落結構組分圖40OTU分布VENN圖多樣品相似度樹狀圖41OTU分布VENN圖多樣品相似度樹狀圖41多個樣品的菌群結構譜柱形圖42多個樣品的菌群結構譜柱形圖42菌群結構譜Heatmap圖43菌群結構譜Heatmap圖43

PCA44PCA44ABC物種差異顯著性分析45ABC物種差異顯著性分析45LEfSE46LEfSE46LEfSE::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::47LEfSE:::::::::::::::::::::::::RDA/CCA48RDA/CCA48優(yōu)勢物種互作關聯(lián)網絡分析49優(yōu)勢物種互作關聯(lián)網絡分析49菌群代謝功能預測ABC50菌群代謝功能預測ABC50四、案例解析51四、案例解析51案例分析52案例分析52實驗設計：檢測高脂飲食組，以及高脂飲食+靈芝水提物干預組小鼠腸道菌群譜變化，同時用正常飲食組，以及正常飲食+靈芝水提物干預組作為對照；采集并統(tǒng)計多項生理生化指標；通過向高飲食組移植其他組分的糞便來驗證，并檢查糞便菌群譜變化；分離并驗證靈芝水提物活性物質。測序策略：采用羅氏454平臺，對16SrRNA

V3-V5區(qū)測，引物為338F-907R。

結論：

靈芝水提物通過調節(jié)腸道菌群譜而緩解小鼠肥胖?！鹅`芝通過調節(jié)腸道菌群譜緩解小鼠肥胖》53實驗設計：檢測高脂飲食組，以及高脂飲食+靈芝水提物干54①正常飲食組②正常飲食+喂食8%靈芝水提物組③高脂飲食組④高脂飲食+喂食2%靈芝水提物組⑤高脂飲食+喂食4%靈芝水提物組⑥高脂飲食+喂食8%靈芝水提物組實驗設計采集統(tǒng)計多項生理生化指標檢測分析菌群譜變化情況發(fā)現(xiàn)靈芝水提物不僅可以降低高脂飲食小鼠體重、炎癥和胰島素抵抗，還可以降低腸道菌群的厚壁菌／擬桿菌門比值和內毒素濃度，同時維持腸屏障完整性。①向高脂飲食組移植正常飲食組糞便②向高脂飲食組移植正常飲食+喂食8%靈芝水提物組③向高脂飲食組移植高脂飲食組糞便④向高脂飲食組移植高脂飲食+喂食8%靈芝水提物組采集統(tǒng)計多項生理生化指標檢測分析菌群譜變化情況發(fā)現(xiàn)將喂養(yǎng)靈芝水提物的小鼠糞便移植給高脂飲食小鼠，與直接喂食靈芝水提物效果類似。①正常飲食組②