宏基因组基因集构建方法及其应用研究

论文摘要

宏基因组学是研究环境中所有微生物基因组的学科,其主要的研究内容包括环境中的各类微生物种类和各种基因资源的功能,以期通过改变各类微生物比例促进宿主生物的健康生长或发掘有利功能基因应用于生产实践中。在前人研究的基础上,本研究利用公开数据库、开源生物信息软件和自行编写的C/C++和perl程序建立了一个完整的宏基因组基因集构建流程。相对于其他已发表的分析流程,本分析流程对组装之前的测序数据进行了更加严格的处理和检查,首次引入k-mer分析辅助算法,进而提高了后续宏基因组组装和基因预测的准确率。该流程不是固定的,可以根据研究项目数据量多少采用合适的中间分析步骤,以节省计算资源,同时得到正确的生物学结论。其中,针对占用内存最大的组装过程,我们尝试了多种组装策略,通过比较我们明确了各种策略的优缺点及其应用场景。该流程同时具有普适性,能用于不同的动植物或环境宏基因组分析。将此方法应用在鸡肠道宏基因组项目中,我们构建了第一个完善的鸡肠道微生物的基因集。该基因集完整度和人类、猪等动物的宏基因集相当。此外,基于该宏基因集,我们系统的研究了博落回提取物和常用的抗生素,金霉素,对鸡肠道微生物群落的影响。该肠道微生物组的研究加深了我们对不同饲料添加剂对动物生长促进的认识。将此方法应用在入侵动物福寿螺宏基因组项目中,我们构建了第一个蜗牛类动物的宏基因组基因集。该宏基因集中的微生物功能基因为福寿螺在重金属污染等逆境中的解毒起到了重要作用,是对福寿螺基因组功能的重要补充。在本项目中,对流程中的部分步骤进行了调整,从而得到了更完整的基因集。虽然本流程具有实践检验的可行性和正确性,但是测序技术日新月异,同时算法研究不断前进,为了对群落微生物基因组信息进行更为深入的研究,我们要更新其中的某些步骤。同时,随着数据量的增加,分析速度的提升也是一项重要的任务,未来我们将不断优化其中算法并加快程序速度。

论文目录

摘要

abstract

英文缩略表

第一章引言

1.1 测序技术进展

1.2 宏基因组学方法进展

1.2.1 原始序列处理方法

1.2.2 组装进展

1.2.3 基因预测进展

1.3 宏基因组学研究进展

1.3.1 动物宏基因组

1.3.2 植物宏基因组

1.4 本研究的目的和意义

第二章宏基因集构建方法研究

2.1 前言

2.2 材料和方法

2.2.1 实验材料

2.2.2 实验方法

2.3 结果与分析

2.3.1 原始测序序列的预处理

2.3.2 宏基因组组装

2.3.3 宏基因组基因预测

2.3.4 宏基因组基因集构建

2.3.5 宏基因组物种分类和功能注释验证基因集完整性

2.3.6 宏基因组的其他相关分析

2.4 小结

第三章基因集构建方法在鸡肠道微生物组上的应用

3.1 前言

3.2 材料和方法

3.2.1 实验材料

3.2.2 实验方法

3.3 结果与分析

3.3.1 测序数据预处理和分析

3.3.2 构建完整的鸡肠道宏基因集

3.3.3 金霉素和博落回提取物以不同机制促进鸡生长

3.4 小结

第四章基因集构建方法在福寿螺微生物组上的应用

4.1 前言

4.2 材料和方法

4.2.1 实验材料

4.2.2 实验方法

4.3 结果与分析

4.3.1 肠道微生物在压力抵抗和食物消化中发挥重要作用

4.4 小结

第五章全文结论

参考文献

致谢

作者简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王恒超

导师: 樊伟

关键词: 宏基因组学,组装,基因集,基因预测,微生物组

来源: 中国农业科学院

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 中国农业科学院

分类号: Q811.4

总页数: 49

文件大小: 2240K

下载量: 412

宏基因组基因集构建方法及其应用研究

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢