16S测序

[案例一]蜜蜂的肠道微生物研究^[5]

     肠道微生物通常会对宿主产生极大的影响，宿主与肠道微生物的关系在以人为对象的研究中显得极具挑战性。蜜蜂与哺乳动物特异的肠道微生物具有一定的相似性，两者肠道微生物均含有宿主适应、兼性厌氧和微需氧菌群。但是，蜜蜂肠道微生物菌群总体上较哺乳动物更简单。目前的研究表明蜜蜂肠道微生物具有保护及营养吸收功能的菌群对蜜蜂的健康和肠道共生菌的研究具有重要的意义。

图1 蜜蜂生活史及其肠道微生物变化

[案例二]基于Illumina Miseq测序平台研究人体肠道微生物^[3]

      宿主基因型与肠道微生物组都会影响代谢表型，不过关于宿主基因型与肠道微生物之间的因果关系并不是非常清楚，而这种关系对于研究健康等方面非常重要。该研究对1000多份肠道微生物样本进行了16S rRNA基因（V4区）的扩增子测序，其中大部分样本来自于416对双胞胎。研究确定了多个受宿主基因型影响的微生物，其中具有最强可遗传性的微生物类群属于科-Christensenellaceae，此类群与其它可遗传细菌以及产甲烷古菌能够形成co-occurrence网络。这些类群在具有低体重指数（BMI）的被试样本中丰度更高。同时，无菌鼠的研究也验证了Christensenellaceae科中的可培养的细菌Christensenella minuta具有降低体重和改变肠道微生物组成的效果。

图2 Network分析揭示宿主基因型与肠道微生物之间的关系

[案例三]16S rDNA和ITS扩增子测序研究地理位置与葡萄微生物群落的关系^[4]

      在微生物生态学中，生物地理方向是一个重要的研究领域。酿酒葡萄为这方面的研究提供了一个独特的生物地理模型，相关的研究不仅涉及到群落的形成和维持等复杂的生态学过程，也为发酵食品的质量及经济学方面的研究提供了一个新的研究方向。从葡萄的成熟采摘、运输、发酵到最后的灌装等多个过程都涉及到微生物的代谢活动，这些过程对于葡萄酒的质量来说都非常重要。此研究使用了扩增子高通量测序的方法研究了地区、位点以及葡萄相关的因素对塑造葡萄细菌和真菌群落的影响。其中细菌16S引物为515F和806R，真菌ITS引物为BITS和B58S3。试验发现微生物的群落的组成并不是随机的，与具体的地区气候特点关系非常密切并受到葡萄品种、季节等多种因素影响，从而验证了地区的选择等因素对生产葡萄酒的重要意义。

图3 葡萄微生物群落展现出地域特异性（LefSe, RDA等分析）

参考文献

[1] BakerGC, Smith JJ, Cowan DA (2003) Review and re-analysis of domainspecific 16Sprimers Journal of Microb Methods,55: 541–555.

[2] HuwsSA, Edwards JE, Kim EJ, ScollanND (2007) Specificity andsensitivity of eubacterial primers utilized for molecular profiling of bacteriawithin complex microbial ecosystems Journal of Microbiol Methods,70:565–569.

[3] Julia KG, JILLIAN LW, Angela CP, Jessica LS, Omry K, Ran B, Michelle B, William VT, Rob K, Jordana TB, Timothy DS, Andrew GC, Ruth EL (2014) Human Genetics Shape the Gut Microbiome,Cell,159:789-799.

[4] Nicholas AB, John HT, Paul MR, David AM (2013) Microbial biogeography of wine grapes is conditioned by cultivar, vintage, and clilmate. Proceedings of the National Academy of Science. DOI:10.1073/pnas.1317377110/-/DCSupplemental.

[5]Waldan K. Kwong and Nancy A. Moran (2016) Gut microbial communities of social bees. Nature Review Microbiology. 14: 374-384