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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(wù)介紹

Binning指將宏基因組測(cè)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(cè)的是一個(gè)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(lái)自同一菌株的序列聚到一起,得到一個(gè)菌株的基因組,對(duì)不同的菌株進(jìn)行分類鑒定。Binning分析使我們得以洞察這些無(wú)法在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)獲得的菌株的生態(tài)適應(yīng)機(jī)制、營(yíng)養(yǎng)互作機(jī)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(jìn)化機(jī)制、及其與宿主的互作機(jī)制等。

宏基因組binning分析流程

宏基因組binning分析結(jié)果展示

gc-depth-1
GC-Depth散點(diǎn)圖通過GC-Depth散點(diǎn)圖可以看出測(cè)序時(shí)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(duì)于中等GC含量區(qū)域來(lái)說(shuō),高GC含量區(qū)域或者低GC含量區(qū)域的測(cè)序深度都比較低。
tnf-pcoa
TNF-PCoA圖通過計(jì)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(jié)果。
功能注釋分析

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

1
kegg代謝通路相關(guān)功能基因在二級(jí)水平上的統(tǒng)計(jì)圖
eggNOG功能基因功能分類統(tǒng)計(jì)圖
eggNOG功能基因功能分類統(tǒng)計(jì)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(jì)圖
抗生素抗性基因豐度統(tǒng)計(jì)圖
5-1
物種鑒定利用GTDB-Tk軟件根據(jù)基因組數(shù)據(jù)庫(kù)分類GTDB為bins進(jìn)行物種分類注釋
6-1
ANI分析結(jié)果若bins基因組注釋到屬水平,可以嘗試?yán)胒astANI軟件根據(jù)進(jìn)一步細(xì)化到種級(jí)別的ANI(average nucleotide identity)分析,一般同物種的ANI值在95%以上,當(dāng)兩菌間的ANI≤95%時(shí)認(rèn)為它們屬于不同種。
基因組組分分析

對(duì)高質(zhì)量Bin去冗余后得到的結(jié)果進(jìn)行de novo基因預(yù)測(cè),分別得到編碼基因、重復(fù)序列、tRNA及rRNA基因信息。

基因預(yù)測(cè)結(jié)果分析
基因預(yù)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)(部分結(jié)果展示)
rRNA預(yù)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)(部分結(jié)果展示)
rRNA預(yù)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)(部分結(jié)果展示)
tRNA預(yù)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表(部分結(jié)果展示)
tRNA預(yù)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表(部分結(jié)果展示)
重復(fù)序列預(yù)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)(部分結(jié)果展示)
重復(fù)序列預(yù)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)(部分結(jié)果展示)
rRNA預(yù)測(cè)結(jié)果詳情表(部分結(jié)果展示)
rRNA預(yù)測(cè)結(jié)果詳情表(部分結(jié)果展示)
tRNA預(yù)測(cè)GFF文件(部分結(jié)果展示)
tRNA預(yù)測(cè)GFF文件(部分結(jié)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(jìn)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(cè)序?

  • 獲得未培養(yǎng)的微生物基因信息
  • 同時(shí)獲得物種的微生物群落結(jié)構(gòu)和功能信息,分辨率達(dá)菌株水平
  • 獲得單菌的基因組草圖,對(duì)不同的物種進(jìn)行分類鑒定
  • 三代測(cè)序可跨越復(fù)雜基因結(jié)構(gòu),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(xué)聯(lián)合分析,更容易挖掘深層數(shù)據(jù),出高分文章

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