瘤胃微生物多樣性分析

瘤胃是反芻動物的第一胃，是降解纖維物質(zhì)能力很強(qiáng)的天然發(fā)酵罐。瘤胃微生物為牛降解纖維起到了關(guān)鍵作用。牛在平時的日糧中有75%~80%的可消化干物質(zhì)，50%以上的粗纖維和30%~70%的蛋白質(zhì)靠體內(nèi)微生物的發(fā)酵分解。 瘤胃微生物主要包括細(xì)菌、真菌、原蟲等。瘤胃為這些微生物提供持續(xù)穩(wěn)定的環(huán)境，微生物通過復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)將飼料轉(zhuǎn)化為反芻動物必須的生命物質(zhì)。瘤胃微生物卻是存在著競爭和協(xié)同的復(fù)雜關(guān)系但是這種復(fù)雜的、混合的微生態(tài)系統(tǒng)在反芻動物內(nèi)處于動態(tài)平衡，維系著機(jī)體正常的生長，保證了微生物與宿主及微生物相互之間的穩(wěn)定。 微基生物采用分子生物學(xué)結(jié)合高通量測序的方法，可以得到樣品中絕大部分微生物的信息，并通過生信/統(tǒng)計分析，對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，找到瘤胃中微生物群落結(jié)構(gòu)的多樣性，助科研工作者更好完成科研。

細(xì)菌或原核生物16S rRNA

真核生物 18S

古菌16S rRNA

真菌ITS

功能微生物

• 數(shù)據(jù)庫：Silva，GreenGene，RDP

收集目前三大微生物rRNA基因信息數(shù)據(jù)庫。

• 高通量測序

目前市面上常用的用于研究環(huán)境微生物的高通量測序平臺有Illumina MiSeq，Roche 454和Ion Torrent PGM。Illumina MiSeq平臺憑借其測序讀長長、測序周期短、通量大等特點，成為使用普遍使用的測序平臺。 高通量分析流程：

• 樣品采集及運(yùn)送：

新鮮樣品：內(nèi)容物2-3 g
　　DNA樣品：濃度大于 10 ng/uL，總量大于500ng 的基因組 DNA。DNA 純度較差或降解嚴(yán)重會影響后繼的擴(kuò)增實驗。如果方便的話，可提供電子版DNA電泳檢測照片及 OD260/280
　　樣品運(yùn)送：送樣時采用干冰保存運(yùn)輸；若是距離較遠(yuǎn)，建議采用干冰加冰袋的方式，與樣品一起存放于冰盒中。 生信/統(tǒng)計分析 案例分析 標(biāo)題：牛產(chǎn)前和產(chǎn)后瘤胃微生物組的研究：與乳品特性和產(chǎn)量的關(guān)系 研究領(lǐng)域：牛瘤胃微生物組 研究物種： 細(xì)菌16S rRNA V4區(qū)、真核生物18S rRNA V9區(qū) 高通量測序平臺：Illumina MiSeq 主要實驗結(jié)果 (1)奶牛初次分娩和多次分娩)產(chǎn)前產(chǎn)后的16S rRNA序列集合的微生物組成的OTU相對豐度 （2）基于真核生物18S rRNA基因測序的相對豐度 （3）奶牛初次分娩和多次分娩產(chǎn)前產(chǎn)后微生物多樣性差異分析 （4）初次生產(chǎn)和多次生產(chǎn)的奶牛細(xì)菌類群在不同時間內(nèi)瘤胃微生物組的組成 （5）不同時期初次生產(chǎn)和多次生產(chǎn)的奶牛在產(chǎn)前和產(chǎn)后奶牛產(chǎn)奶量，豐度指數(shù)Chao1（a和b）和Shannon（c和d） （6）初產(chǎn)奶牛產(chǎn)前產(chǎn)后牛奶的厚壁菌門/擬桿菌門顯著高于多次生產(chǎn)的奶牛 （7）細(xì)菌類群之間的相關(guān)性顯著差異，產(chǎn)奶量和產(chǎn)量的周平均值的相關(guān)關(guān)系   （8）用微生物組預(yù)測產(chǎn)犢前后的牛奶產(chǎn)量和實際每周產(chǎn)奶平均值呈顯著相關(guān)性  
原文鏈接：http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25501481 參考文獻(xiàn)：
Lima, F. S., G. Oikonomou, S. F. Lima, M. L. Bicalho, E. K. Ganda, J. C. Filho, G. Lorenzo, P. Trojacanec and R. C. Bicalhoa (2015). “Prepartum and postpartum rumen fluid microbiomes: characterization and correlation with production traits in dairy cows.” Appl Environ Microbiol 81(4): 1327-1337.