微生物组研究 微生物多样性测序

16S/18S/ITS 扩增子测序
微生物群落组成解析

基于MiSeq PE300长读长测序,靶向扩增微生物特征基因区域,高效解析群落组成、多样性与进化关系,助力肠道、环境、农业等多领域研究

20+
分析方法
3类扩增子
16S / 18S / ITS
30+
专业图表
6+大应用领域
肠道/环境/农业/医学等
16S rDNA Amplicon MiSeq PE300
V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 PCR Amplification Read 1 (F) Read 2 (R) Merged PE300 16S rRNA Gene ~1.5kb
高通量测序平台
V3-V4 Region
三类扩增子
产品概述

扩增子测序 · 微生物多样性解析

扩增子测序基于二代高通量测序技术,对原核生物16S rDNA高变区、真核生物18S rDNA可变区或真菌ITS区域进行靶向检测,研究环境样品中微生物群落组成、分布特征、进化关系和微生物与环境之间的相互关系。

应用方向

肠道微生物研究
环境微生物
农业微生物
医学微生物
海洋微生物
土壤微生物
扩增子类型

三类扩增子 · 覆盖细菌真菌原生生物

16S rDNA / 18S rDNA / ITS 多种扩增子选择,精准解析不同类群微生物多样性

16S rDNA 扩增子

靶向原核生物16S核糖体RNA基因高变区,解析细菌和古菌群落组成与多样性。

适用类群:细菌、古菌
常用区域:V3-V4 / V4 / V4-V5
分类水平:门-属-种(部分)

18S rDNA 扩增子

靶向真核生物18S核糖体RNA基因可变区,研究原生生物、藻类等低等真核微生物多样性。

适用类群:原生生物、藻类
常用区域:V4 / V9 可变区
分类水平:门-纲-目-科-属

ITS 扩增子

靶向真菌内转录间隔区(ITS1/ITS2),高分辨率解析真菌群落组成与物种多样性。

适用类群:真菌(酵母菌、霉菌等)
常用区域:ITS1 / ITS2 间隔区
分类水平:门-纲-目-科-属-种

三种扩增子类型对比

对比维度 16S rDNA 18S rDNA ITS
研究对象 细菌、古菌(原核生物) 原生生物、藻类(真核微生物) 真菌(酵母菌、霉菌等)
基因区域 16S rRNA 基因高变区(V1-V9) 18S rRNA 基因可变区 内转录间隔区 ITS1 / ITS2
分辨率 属水平为主,部分可达种 属水平为主 种水平分辨率高
参考数据库 Silva / Greengenes / RDP Silva / PR2 / Protist Ribosomal UNITE / RDP / ITSoneDB
典型样本 粪便、土壤、水体、肠道内容物 水体、土壤、海洋沉积物 土壤、植物、食品、临床样本
分析内容 物种组成、多样性、功能预测、进化分析 物种组成、多样性、群落结构 物种组成、多样性、功能注释、生态位分析
技术流程

标准化实验与分析流程

从DNA抽提到生物信息分析,全流程标准化管控

1

DNA抽提质检

样本前处理
核酸提取纯化

2

PCR扩增

特异性引物
靶向区域扩增

3

文库构建质检

接头连接
文库质检定量

4

MiSeq测序

PE300长读长
高质量数据产出

5

数据分析

物种注释
多样性与功能分析

数据分析

完整分析体系 · 从物种到功能

物种组成 + 多样性 + 差异分析 + 功能预测,全方位挖掘微生物组数据价值

OTU/ASV 聚类

基于序列相似度进行OTU聚类或精确扩增子序列变异(ASV)分析,构建特征表。

α 多样性分析

Shannon、Simpson、Chao1、ACE、Coverage等指数,评估样本内物种丰富度与均匀度。

β 多样性分析

PCoA、NMDS、PCA等多维尺度分析,结合统计检验评估组间群落结构差异。

物种组成分析

门纲目科属种各分类水平的群落组成可视化,堆叠柱状图、环形图、桑基图等。

差异物种筛选

LEfSe、Metastats、Wilcoxon等多种统计方法筛选组间差异物种,Biomarker鉴定。

进化分析

基于代表性序列构建系统发育树,结合物种丰度进化树,分析物种亲缘关系与进化特征。

功能预测分析

PICRUSt2、Tax4Fun等工具预测菌群功能基因组成,KEGG/COG功能通路注释与富集分析。

网络分析

物种共现网络分析,挖掘核心物种(keystone species),解析菌群间相互作用关系。

* 具体分析内容可根据研究需求灵活调整,详询技术顾问

服务优势

六大核心优势

平台 + 技术 + 团队 + 质控,全方位保障服务质量

扩增子类型覆盖全面

支持16S rDNA、18S rDNA、ITS三大类扩增子,覆盖细菌、古菌、真菌、原生生物等主要微生物类群。

PE300长读长,分辨率高

高通量PE300测序平台,双端长读长拼接获得更长扩增子序列,物种分类分辨率更高。

专业数据分析体系

标准化分析流程覆盖物种组成、多样性、差异物种、功能预测等20+分析方法,30+专业图表输出。

大样本项目经验

已完成上万例样本的微生物多样性测序分析项目,涵盖临床、环境、农业等多领域,大样本量项目经验丰富。

多组学联合分析

可与代谢组、转录组、蛋白组等多组学数据联合分析,深度挖掘微生物-宿主互作机制,提升研究价值。

可视化图表丰富

提供30+种专业分析图表,包括堆叠图、热图、进化树、网络图、LEfSe进化分支图等,可直接用于论文发表。

样本要求

样本要求

多种样本类型兼容,专业技术人员全程指导样本准备

样本类型 推荐起始量 保存条件 注意事项
粪便 ≥ 200 mg -80℃ 保存,干冰运输 新鲜粪便样本分装后立即冻存,避免反复冻融;注意避免尿液和血液污染
肠道内容物 ≥ 200 mg -80℃ 保存,干冰运输 动物处死后尽快取肠道内容物,分装冻存;不同肠段需分别采集并标记
唾液 ≥ 1 mL -80℃ 保存,干冰运输 收集前30分钟禁食禁水,使用无菌唾液收集管;避免食物残渣污染
皮肤拭子 拭子 2-3 根/部位 -20℃ 或 -80℃ 保存 采样前24小时避免洗澡和使用护肤品;同一部位反复擦拭10-20次;无菌操作
土壤 ≥ 2 g -80℃ 保存,干冰运输 去除表层土壤,采集5-20cm深度样本;多点混合采样后立即冻存,注意去杂质
水体 滤膜 / 1-5L水 滤膜-20℃ 或 -80℃ 保存 采集后尽快用0.22μm滤膜过滤富集微生物;根据水体浊度调整过滤体积
空气滤膜 滤膜 1-2 张 -20℃ 保存,常温运输 记录采样时间、地点、流量和总体积;滤膜对折后装入无菌离心管,避免污染
植物根际 ≥ 2 g -80℃ 保存,干冰运输 收集根系表面紧密附着的土壤作为根际样本;根系用PBS缓冲液洗涤收集菌液
食品 ≥ 2 g / 2 mL -80℃ 保存,干冰运输 固态样品需无菌均质化处理;液态样品可直接或离心富集后送样;注意无菌操作

* 其他类型样本请咨询技术顾问,送样前建议先进行样本质量评估

常见问题

FAQ

关于扩增子测序服务,您可能想了解的问题

2. OTU聚类和ASV分析有什么区别?怎么选?
OTU(Operational Taxonomic Unit)和ASV(Amplicon Sequence Variant)是两种不同的序列分类策略:
OTU 聚类:以97%序列相似度为阈值将序列聚类为操作分类单元,是经典的分析方法。优点是计算速度快、结果稳定、可比性好;缺点是可能掩盖单核苷酸水平的差异。
ASV 分析:基于纠错算法获得精确的扩增子序列变异,分辨率达到单碱基水平。优点是分辨率更高、能区分近缘物种、结果可重复;缺点是对测序质量要求更高,计算资源消耗更大。
选择建议:目前主流趋势是使用ASV分析(如DADA2、Deblur等方法),尤其是对于需要高分辨率的研究;OTU聚类在大样本量研究和历史数据对比中仍有广泛应用。我们的标准分析会同时提供两种方法的结果供参考。
3. 扩增子测序需要多少测序量/多少个样本?
测序深度和样本量取决于研究类型和科学问题:
测序深度:常规16S扩增子测序建议每个样本5万条reads以上。环境样本(如土壤)物种多样性高,建议10万条reads以上。对于简单群落(如单菌污染检测),1万条reads即可满足需求。
生物学重复:建议每组至少3-5个生物学重复,以保证统计检验的有效性。临床样本建议每组30例以上。
我们会根据您的具体研究方案提供专业的测序深度和样本量建议。
4. 功能预测(PICRUSt)结果可靠吗?可以代替宏基因组吗?
功能预测是扩增子测序的延伸分析,基于物种组成信息推断群落的功能基因组成:
可靠性:PICRUSt2等工具的预测结果与宏基因组实测结果有较好的一致性(人类肠道样本相关性可达0.8以上),但仅为预测值,不能完全等同于实测结果。
局限性:功能预测依赖参考数据库的完整性,对于数据库中已知物种较少的环境样本(如极端环境),预测准确性会下降;也无法发现新的功能基因。
与宏基因组的关系:功能预测不能替代宏基因组测序。如果研究重点是功能基因组成、代谢通路分析或发现新功能基因,建议直接进行宏基因组测序。扩增子+功能预测适合物种组成研究的辅助功能分析,或作为宏基因组研究的前期筛选。
5. 样本收集和保存需要注意哪些问题?
微生物群落对环境变化敏感,样本收集质量直接影响测序结果的准确性:
  • 迅速冷冻:样本收集后应立即置于液氮或-80℃冰箱冻存,避免微生物增殖或死亡造成群落结构变化。
  • 避免反复冻融:样本应分装保存,每次分析取用一管,避免整管反复冻融。反复冻融会导致部分微生物DNA降解。
  • 无菌操作:采样工具和容器需无菌处理,操作过程中避免引入外界微生物污染。设置阴性对照(空白对照)有助于判断污染程度。
  • 组内一致性:同一组样本应保持采样时间、保存条件、处理方法一致,减少系统误差。
  • DNA完整性:送样前建议先进行DNA抽提和质检,确保DNA浓度和完整性满足建库要求。
6. 数据分析报告包含哪些内容?可以提供原始数据吗?
标准数据分析报告包含以下内容:
  • 实验方法与分析流程说明
  • 测序数据统计与质量评估(QC报告)
  • OTU/ASV 聚类表与物种注释信息
  • α 多样性分析(稀释曲线、秩丰度曲线、多样性指数箱线图等)
  • β 多样性分析(PCoA / NMDS / PCA 图 + 统计检验)
  • 物种组成分析(各分类水平堆叠柱状图、环形图、热图等)
  • 差异物种分析(LEfSe、Metastats、Wilcoxon检验等)
  • 系统发育进化分析(进化树)
  • 功能预测分析(PICRUSt2 / Tax4Fun)
  • 物种共现网络分析(可选)

原始数据:我们可以提供原始测序数据(fastq格式)、OTU/ASV特征表、物种注释表等全部分析结果文件,方便您进行后续个性化分析。
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