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宏基因組Binning分析

不同菌株分類鑒定的重要手段

宏基因組binning分析服務介紹

Binning指將宏基因組測序得到的混合了不同微生物的序列reads或序列組裝得到的contigs或scaffolds按物種分開歸類的過程。這些分開歸類的序列被稱為宏基因組組裝基因組（metagenome-assembled genomes，MAGs)。

宏基因組測的是一個環(huán)境中的全部微生物的基因組信息，以獲得群落中全部的物種信息和功能信息，而Binning可以把宏基因組數(shù)據(jù)中來自同一菌株的序列聚到一起，得到一個菌株的基因組，對不同的菌株進行分類鑒定。Binning分析使我們得以洞察這些無法在實驗室培養(yǎng)獲得的菌株的生態(tài)適應機制、營養(yǎng)互作機制和新陳代謝功能等，可以研究在環(huán)境中起重要作用的微生物、進化機制、及其與宿主的互作機制等。

宏基因組binning分析流程

宏基因組binning分析結果展示

gc-depth-1
GC-Depth散點圖通過GC-Depth散點圖可以看出測序時是否存在了明顯的GC偏向，也可以判斷是否存在污染等情況，一般情況下，相對于中等GC含量區(qū)域來說，高GC含量區(qū)域或者低GC含量區(qū)域的測序深度都比較低。
tnf-pcoa
TNF-PCoA圖通過計算bin中每條contig中每種情況出現(xiàn)的概率，得到四核苷酸頻率的結果。
功能注釋分析

與常用數(shù)據(jù)庫（NR、KEGG、eggNOG、CAZy、CARD）進行比對，獲得基因功能信息并對各數(shù)據(jù)庫注釋情況進行統(tǒng)計。

1
kegg代謝通路相關功能基因在二級水平上的統(tǒng)計圖
eggNOG功能基因功能分類統(tǒng)計圖
eggNOG功能基因功能分類統(tǒng)計圖
碳水化合物酶分布比例圖
碳水化合物酶分布比例圖
抗生素抗性基因豐度統(tǒng)計圖
抗生素抗性基因豐度統(tǒng)計圖
5-1
物種鑒定利用GTDB-Tk軟件根據(jù)基因組數(shù)據(jù)庫分類GTDB為bins進行物種分類注釋
6-1
ANI分析結果若bins基因組注釋到屬水平，可以嘗試利用fastANI軟件根據(jù)進一步細化到種級別的ANI（average nucleotide identity）分析，一般同物種的ANI值在95%以上，當兩菌間的ANI≤95%時認為它們屬于不同種。
基因組組分分析

對高質(zhì)量Bin去冗余后得到的結果進行de novo基因預測，分別得到編碼基因、重復序列、tRNA及rRNA基因信息。

基因預測結果分析
基因預測結果統(tǒng)計（部分結果展示）
rRNA預測結果統(tǒng)計（部分結果展示）
rRNA預測結果統(tǒng)計（部分結果展示）
tRNA預測結果統(tǒng)計表（部分結果展示）
tRNA預測結果統(tǒng)計表（部分結果展示）
重復序列預測結果統(tǒng)計（部分結果展示）
重復序列預測結果統(tǒng)計（部分結果展示）
rRNA預測結果詳情表（部分結果展示）
rRNA預測結果詳情表（部分結果展示）
tRNA預測GFF文件（部分結果展示）
tRNA預測GFF文件（部分結果展示）

宏基因組binning分析案例

宏基因組binning分析常見問題

從哪些序列下手進行binning分析？

根據(jù)基于聚類的序列類型的不同，可分為reads binning， contig binning和 genes binning。

為什么選擇宏基因組和Binning測序？

  • 獲得未培養(yǎng)的微生物基因信息
  • 同時獲得物種的微生物群落結構和功能信息，分辨率達菌株水平
  • 獲得單菌的基因組草圖，對不同的物種進行分類鑒定
  • 三代測序可跨越復雜基因結構，組裝更高質(zhì)量、更完整的宏基因組
  • 為菌群的分類和功能描述提供更多的解決方案
  • 和其余組學聯(lián)合分析，更容易挖掘深層數(shù)據(jù)，出高分文章