细菌16S微生物多样性研究实验方法及关键点

作者&投稿:耿帖 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
~ 1. 样品元基因组提取

1.1 样品元基因组抽提核心思想:

尽可能多的获得样本中各种微生物的基因组DNA。

1.2 样本元基因组提取的重要性:

最大程度获得样本中各种微生物的基因组DNA,为后续样本的分析和比较提供完整的微生物种类及丰度信息。否则,分析环节“形同虚设”,永远分析不出真实结果。

1.3 对样品的一些思考:

a)样本收集的难易程度;

b)样本的珍贵程度;

c)怎样用尽可能少的单个样本使用量来帮助客户完成研究目的;

d)怎样在实验开始前就确保客户结果的准确性;

e)复杂环境中的样本基因组如何能够更全面的获取。

1.4 元基因组提取的主要原理(核心步骤):

①通过高温化学裂解法和物理击打法充分裂解细胞; 

②离心法除去杂质、抑制物等;去除破碎细胞中的蛋白质;

③纯化DNA; 

④消化RNA。

1.5 元基因组提取的主要流程:

1)样品准备:

样本-80℃保存;

避免样本出现反复冻融,影响样本中微生物组成,样本均在冰盒或干冰上完成拿取和转移。

2)化学裂解+物理击打

I.化学裂解:

作用:采用化学方式破坏细胞膜和细胞核膜充分释放细胞内容物。

II.物理击打:

作用:针对细胞膜难以裂解或裂解不充分的微生物,采用玻璃珠碰撞产生剪切力进行物理干预破坏;

材料:玻璃珠。

3)酚类及生物碱干扰物的去除

PVPP:

作用:

a)去除酚类和生物碱; 

b)可参与配制适合的缓冲溶液反复浸提体系中的DNA,同时吸附杂质。

4)蛋白质、杂质、抑制剂干扰物的去除

HTR等试剂

纯化DNA;

Rnase A 消化RNA;

获得DNA溶液;

2. PCR文库扩增

2.1 高保真pfu酶的使用:

作用:

①降低扩增环节碱基错配率; 

②校正作用; 

③保真性大于Taq酶; 

④产生平末端。

2.2 最低循环数的控制:

a)循环数对PCR扩增的影响:

    1)降低扩增环节碱基错配率;

    2)校正作用;

    3)保真性大于Taq酶;

    4)产生平末端。

b)解决方法:

    1)根据样本来源及类型,利用预实验对扩增反应条件进行摸索,用最低的循环数获得满足后续实验浓度要求的扩增产物。

    2)因样本间存在质量差异等情况,应保持每个样本扩增的循环数统一。

c)扩增DNA模板浓度的均一性

    根据样本类型和来源,将扩增时样本DNA浓度调整至一致,以免由于样本DNA浓度差异造成扩增后产生偏差,增加样本间的可比性。

d)建库扩增循环数

    1)采用扩增形式进行接头添加;

    2)利用最低循环数确保完成建库。

3.实验过程质控

3.1 阴、阳性对照设置

1)元基因组提取环节:

①设置阳性对照,监控提取效果; 

②设置阴性对照,监控提取流程。

2)PCR环节:

①设置阳性对照,监控扩增效果; 

②设置阴性对照,监控PCR操作流程; 

③扩增抽提环节阴性对照,监控抽提是否有污染; 

④扩增抽提环节阳性对照,验证抽提效果。

4.数据分析优先级的确定

4.1 下机数据分析优先级:

1)分析阳性对照:观察实验、测序环节是否有问题;

2)比较分析不同测序run之间的阳性对照,排除测序批次间的差异性。

3)按照要求分析该批次中的样本。


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