微生物生态：科学问题与实验设计.pptx

微生物生态：科学问题与实验设计束 文 圣致谢周集中李筱婧陈永健束浩月邝嘉良花正双Microbial Ecology in Genomics Era: Challenges and OpportunitiesJizhong (Joe) Zhoumailto:jzhou@jzhou@; 405-325-6073Institute for Environmental Genomics, Department of Microbiology and Plant Biology, University of Oklahoma, Norman, OK 73019School of Environment, Tsinghua University, BeijingEarth Science Division, Lawrence Berkeley Laboratory, Berkeley, CAZhongshan University, Guangzhou, November 5, 2015. 共同关心的问题采样量（体积、重量）测序深度多少样品是否重复是否混样16S测序策略宏基因组与GeoChip16S与PICRUSt分析数据分析回答这些问题的根本：科学问题中山大学硕士学位论文答辩采样量与估算方法对细菌物种丰富度估算的影响 专 业：生态学答辩人：李筱婧导 师：黄立南 教授稳健的微生物物种丰富度评价对于研究微生物多样性及微生物群落的组成与功能的是必不可少的微生物个体数目巨大，多样性极高，占据了地球生物多样性的绝大部分 (Whitman et al., 1998 ;Torsvik et al., 2002)；312微生物的物种丰富度与组成一定程度上决定微生物群落功能(Bell et al., 2005)，并在地球生物化学循环中扮演核心角色 (Prosser et al., 2007)；不同丰度水平的物种对细菌群落水平的多样性有着不同程度的贡献，且在微生物群落中有着不同的角色和功能 (Shade Handelsman, 2011; Campbell et al., 2011)。研究背景样品准备数据分析采样提取DNA6712345序列处理Miseq测序细胞密度多样性分析采样理化qPCR验证材料与方法采样地：广东大宝山矿区多金属矿采样时间：2014年9月25-26日采样水量：1 ml、5 ml、10 ml、50 ml、100 ml、500 ml、1 L、5 L和10 L等9个水平（每个水平10个重复）采样操作：1 原位收集微生物细胞2 原位测定温度、pH值、溶氧值和Eh值3 保存适量水样用于细胞计数和理化测定采样 采样量的影响整体上单个样品所检测到的OTUs数目与采样量成正比，但采样量间OTUs数目无显著性差异；当采样量超过100 ml，OTUs数目逐渐稳定在同一水平,主要类群分布相似1Sample Volume图3-1 不同采样量间AMD细菌群落的OTUs分布图3-2 不同采样量间AMD细菌群落的主要类群分布采样量的影响(测序量100000)物种丰富度与组成 测序量的影响表3-1 不同测序量间AMD细菌群落的物种组成分布测序深度100010000100000门10major - 92.1%7.9% unassigned13major - 89.4%9.1% unassigned23major- 90.3%9.6% unassigned纲152334目254268科2651115属1971% unassigned5376% unassigned30476% unassignedOTUs151~254537~9021632~2432整体上单个样品所检测到的物种门类和丰富度与测序量成正比，但测序量间主要类群分布无显著性差异。1图3-4 不同测序量间AMD细菌群落的主要类群分布测序量的影响物种丰富度与组成98%80%图3-6 AMD细菌群落中常见种和稀有种的数目（柱图表示新增数目，折线图表示累积数目）随着测序量的上升，新增的常见种逐渐减少，而稀有种的增幅不一；测序量超过10000条即可检测到50%的常见种，而测序量需超过50000才可检测到50%的稀有种。3测序量的影响（500ml样品）常见种和稀有种的覆盖度OTU Overlaps among Three Tags with MiSeq(C)(A)13%13.7%16.03%16.03%15.07%15.07%13.7±0.9%54 soil samplesSame DNAs from each sample amplified and sequenced by three tags10,000 sequences per technical replicate 15% of overlap