双孢线虫草不同生境微生物多样性及宏基因组研究

论文摘要

双孢线虫草Ophiocordyceps bispora为亚洲新纪录种,目前还没有关于双孢线虫草不同生境之间的研究。本研究采用高通量测序技术,通过宏基因研究手段,对五个不同生境下的双孢线虫草进行分析,主要获得以下结果:为了比较五个不同生境下双孢线虫草微生物多样性之间的差异,采集哀牢山五个不同生境下成熟的双孢线虫草进行研究,进行扩增子分析,通过α、β-多样性分析探究不同生境下双孢线虫草的异同点。花瓣图结果显示Ob.alD和Ob.alC中独有的OTU最多,稳定性高于其余三组;UPGMA聚类树对样品进行等级聚类,Ob.alD在真菌和细菌中与其他组差异度最大;通过对细菌优势菌群分析可得,Pseudomonas假单胞菌属所占优势最大,而且Ob.alA的物种丰富度最高;通过对真菌优势菌群分析结果显示,多个虫草真菌属都被注释到,这一发现研究价值很高。为比较五个不同生境下双孢线虫草功能基因之间的差异,对扩增子分析进行进一步的研究,基于宏基因技术手段,在门水平上Ob.alA和Ob.alB组物种组成成分相似与Ob.alD差异最大,而且Ob.alA和Ob.alB两个生境都为草地,这样的结果暗示与生境有着较大的关系。KEGG代谢通路中将差距最大的为Ob.alA和Ob.alD进行比较,氨基酸的生物合成呈上调趋势,扩增子结果显示Ob.alA组比Ob.alD组细菌物种多样性和群落丰富度高,暗示Ob.alA组碳水化合物代谢和氨基酸代谢比Ob.alD组高,与Ob.alA组细菌群落丰度和多样性指数高有关;Ob.alA组生活环境复杂,Ob.alD生活环境简单,所以Ob.alA为了能够更好适应环境,与自我保护反应中谷胱氨酸相关的甘氨酸的合成有一定的关系。抗性基因注释结果显示,ARO从整体上来看Ob.alC和Ob.alD丰度都要低于其余三组,且Ob.alD较之其余四组缺少四环素抗性基因家族（Tet）中的TetX。据文献记载,远离人群的环境其抗性基因的浓度要远远低于受人类活动干扰的环境里的抗性基因的浓度,而Ob.alA、Ob.alB组的生境靠近农田且经常有村民经过;Ob.alC组靠近山顶且周围是陡峭山地以及树木密集不宜人群活动;Ob.alD组是山顶,人群经过更少;Ob.alE组是一片稀疏的针叶林,经常会有村民放牧、伐树、采菌等活动,接近人群,说明造成这种现象的原因与生境和人群活动有关。本研究分析不同生境下双孢线虫草的微生物多样性及宏基因组研究,明确不同生境下双孢线虫草之间微生物存在差异,真菌菌群的多重寄生现象具有很大的研究价值。同时,通过宏基因研究手段,获得双孢线虫草不同生境代谢通路功能基因和抗性基因的差异,对研究其生境以及生长机理提供一定的指导意义。

论文目录

摘要

Abstract

第一章文献综述

1 双孢线虫草简介

2 基因组学研究

2.1 宏基因组学的研究进展

2.2 宏基因组学的研究方法

2.3 微生物宏基因组研究进展

3 研究目的及意义

4 技术路线

第二章不同生境双孢线虫草的微生物多样性分析

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.2 采样方法

1.3 采样点设置

1.4 样品预处理

1.4.1 DNA提取

1.4.2 PCR扩增

1.4.3 高通量测序

1.5 测序下机的质控

1.6 OTU聚类和物种注释

1.7 样品α、β-多样性及组间差异分析

2 结果与分析

2.1 质控数据与OTU分析

2.2 测序数据量与测序样本量合理性评估

2.3 不同生境双孢线虫草内微生物α-多样性比较

2.4 不同生境双孢线虫草内微生物的整体丰富度与多样性

2.4.1 不同生境双孢线虫草内微生物的整体丰富度与主要物种组成

2.4.2 不同生境双孢线虫草内细菌及真菌物种组成

2.5 不同生境双孢线虫草内细菌和真菌群落的差异

2.5.1 NMDS分布图

2.5.2 venn图和花瓣图

2.5.3 UPGMA聚类树

2.6 不同生境双孢线虫草内微生物的物种差异

2.6.1 物种相对丰度聚类热图

2.6.2 不同生境双孢线虫草内优势菌群差异性分析

3 小结与讨论

第三章不同生境双孢线虫草宏基因组分析

1 材料与方法

1.1 样品预处理

1.2 测序下机的质控

1.3 基因预测和丰度分析

1.4 常用功能数据库注释及分析

1.5 抗性基因注释及分析

2 结果与分析

2.1 基因预测与丰度分析

2.1.1 基因数目差异分析

2.1.2 基于基因数目的样品间相关性分析

2.2 物种注释

2.2.1 物种相对丰度概况

2.2.2 基于物种丰度的Bray-Curtis距离的降维分析

2.3 功能注释

2.3.1 注释基因数目统计

2.3.2 三种代谢通路功能类别注释结果比较

2.3.3 KEGG碳代谢通路Ob.alA与Ob.alD比较结果

2.4 抗性基因注释及分析

2.4.1 抗性基因丰度概括

2.4.2 抗性基因类型（ARO）的分布及其丰度聚类分析

2.4.3 组间抗性基因数目差异分析

2.4.4 抗性基因与物种归属关系

3 小结与讨论

第四章结论与展望

1 总结

2 展望

参考文献

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王笑研

导师: 胡卫红,虞泓

关键词: 双孢线虫草,微生物多样性,宏基因组,代谢通路,抗性基因

来源: 云南大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 云南大学

分类号: Q93

总页数: 82

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