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基于amoA基因扩增子高通量测序的氨氧化古菌多样性分析方法

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[背景]对于环境样品中氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)多样性的研究,利用amoA功能基因作为分子标记会比16S rRNA基因有更强的特异性和更高的分辨率,能更准确地反映环境样品中氨氧化古菌的种群结构和分布特征.然而,目前对amoA基因扩增子高通量测序的分析存在两大限制因素:一是缺乏相应的amoA基因参考数据库;二是AOA amoA基因在种水平上的相似性阈值未知,分析过程中没有明确的划分种水平操作分类单元(Operational taxonomic unit,OTU)的阈值.[目的]构建基于amoA功能基因序列分析氨氧化古菌多样性的方法,为基于高通量测序的功能微生物多样性分析提供参考.[方法]基于目前已通过分离纯化或富集培养获得的34株氨氧化古菌及功能基因数据库中收录的环境样品amoA基因序列,构建氨氧化古菌amoA基因参考数据库.通过菌株间两两比对获得的amoA基因相似度与16S rRNA基因相似度的相关性分析,确定amoA基因在种水平上的相似性阈值.基于MOTHUR软件平台,利用建立的参考数据库和确定的阈值对南海一个垂直水体剖面样品的amoA基因序列进行多样性分析.[结果]构建了含有26 091条序列信息的古菌amoA基因参考数据库,确定了89％作为分析过程中古菌amoA基因划分种水平OTU的阈值,对南海水体样品氨氧化古菌的多样性分析结果很好地显示了南海不同深度水层水体中氨氧化古菌的种群结构和系统发育关系,有效揭示了南海氨氧化古菌的垂直分布差异.[结论]建立了基于amoA基因高通量测序的氨氧化古菌多样性分析方法,此方法可以有效分析环境样品中氨氧化古菌的多样性.
Development of a method for ammonia-oxidizing archaea diversity analysis based on amoA gene amplicons with high-throughput sequencing

何翔、吴佳鹏、焦黎静、温晓梅、王岩、欧林坚、洪义国

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暨南大学赤潮与海洋生物学研究中心 广东广州 510632

中国科学院南海海洋研究所 广东广州510301

广州大学环境科学与工程学院 广东广州510006

功能基因 参考数据库 相似性阈值 amoA基因 氨氧化古菌

国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划广州市科学研究专项重点项目广州大学百人计划人才引进启动基金

415761232015CB452902201504010005GZHU-B-05

2018

微生物学通报
中科院微生物所 中国微生物学会

微生物学通报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.052
ISSN：0253-2654
年,卷(期)：2018.45(9)
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