猪肠道噬菌体组及其与宿主相关性的宏基因组学研究

论文摘要

病毒是地球上数目最丰富的生物体,其结构简单,分布广泛,在生态环境中起到了非常重要的作用,同时也是生命科学研究中很好的工具。其中,噬菌体是非常重要的一类专一性侵袭宿主菌的病毒。由于噬菌体的数目庞大,且一些极端环境和宿主菌等的限制,传统的实验室筛选的方法越来越不适用于噬菌体的研究。随着高通量测序的发展,生物基因组数据的海量增长,宏基因组的方法被越来越多的应用到生物研究中去。病毒宏基因组学的研究表明,肠道中的病毒大多是噬菌体,且在调节和维持肠道微生态的平衡起到了重要的作用,甚至会影响一系列的代谢类疾病。目前,肠道噬菌体组的验证和功能分析是基因组学的研究热点。本研究是以猪肠道宏基因组为研究对象,通过生物信息的方法,旨在从宏基因组中分离噬菌体组,并研究其与宿主菌之间相互作用关系。主要研究结果如下:1.提出了从宏基因组中筛选噬菌体组的三条标准。首先采用Vir Finder和MARVEL两个软件对宏基因组进行初筛,随后结合与NR和p VOG的比对结果,结合注释的生物信息,对结果进行进一步的验证。为从宏基因组中筛选噬菌体组提供了一套可执行的方案。2.绘制了尾端大亚基的系统进化树并完成了序列科水平上的分类。通过与人肠道和已知的噬菌体的尾端大亚基的进化树分析,表明猪肠道存在种类丰富的很多新型的噬菌体。基于注释信息结合Taxonomy数据库,共筛选出1255个序列属于长尾噬菌体科,699个属于肌尾噬菌体科,190个属于短尾噬菌体科,49个属于新发现的同样普遍存在于人肠道中的cr Ass类噬菌体,另外还有292个不能确定的噬菌体。3.筛选出54个完整噬菌体基因组并绘制了宿主菌关系网络图。通过双端重叠的方法筛选出了54个完整的环状噬菌体基因组,发现cr Ass类噬菌体在猪肠道中同样普遍存在,且类似于人肠道中噬菌体组与宿主菌的关系,猪肠道的噬菌体与宿主菌之间也存在一对多和多对一的现象。4.首次提出了猪肠道核心噬菌体组的概念,筛选并检验出了在295个样本普遍存在的51个序列,其中很可能存在着未被辨认的且普遍在肠道中分布的新型噬菌体。通过与碳水化合物活性酶数据库的比对,表明肠道噬菌体组与宿主菌之间的协助互惠的关系,为进一步深入的机理研究奠定了基础。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 周燕

导师: 马迎飞

关键词: 猪肠道,宿主菌,肠道噬菌体组,生物信息,宏基因组

来源: 中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学,生物学

单位: 中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院)

分类号: Q933

总页数: 84

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