專(zhuān)有數據庫聯(lián)合QIIME2注釋算法，全長(cháng)擴增子種水平注釋率高達97.65%，文末含福利 |

發(fā)布于 2021年9月13日

? ? ? ? 在微生物多樣性研究中，通過(guò)測序獲得的原始數據進(jìn)行質(zhì)控、去噪/聚類(lèi)，劃分OTUs/ASVs（后面統一稱(chēng)之為Feature），并根據Feature的序列組成得到其物種分類(lèi)，其中物種注釋尤為重要，物種注釋結果的的好壞直接影響后續的分析。

? ? ? ? 全長(cháng)擴增子相較于二代短片段擴增子，注釋率和準確度上有極大的提升。百邁客微生物研發(fā)團隊額外建立了三個(gè)專(zhuān)有數據庫，使用新的專(zhuān)有數據庫和注釋方法，在種水平注釋率上，人腸道樣本注釋率提升5.18%，口腔提升3.5%，小鼠腸道提升20.41%。項目實(shí)測的注釋結果為：人腸道樣本平均注釋率88.3%；小鼠腸道樣本63.58%，口腔樣本97.65%。

? ? ? ? 下面給大家介紹4個(gè)數據庫:Silva數據庫、人類(lèi)腸道微生物庫（hGMB）、人類(lèi)口腔微生物組數據庫（eHOMD）、小鼠腸道微生物資源庫（mGMB）。?

數據庫介紹

1.Silva數據庫：https://www.arb-silva.de/

SILVA是一個(gè)包含三域微生物（細菌、古菌、真核）rRNA基因序列的綜合數據庫，其數據庫涵蓋了原核和真核微生物的小亞基rRNA基因序列（簡(jiǎn)稱(chēng)SSU，即16S和18SrRNA）和大亞基rRNA基因序列（簡(jiǎn)稱(chēng)LSU，即23S和28SrRNA）。目前數據庫版本為SILVA 138.1，更新時(shí)間為2020年9月2日，數據庫包含的數據信息見(jiàn)下表1所示。

表1?SILVAdatabases 138.1數據庫基本參數信息

2.hGMB數據庫：https://hgmb.nmdc.cn/

2021年5月，中科院微生物所通過(guò)從健康志愿者糞便中分離培養細菌，構建了一個(gè)開(kāi)放獲取的人類(lèi)腸道微生物庫（hGMB）。數據庫共有1170個(gè)菌株，代表6門(mén)53科159屬400個(gè)不同物種。并保存在國際保存機構（IDA）-中國微生物培養總收集中心（CGMCC），以便在全球范圍內長(cháng)期保存和公共使用。該網(wǎng)站提供了已知物種的菌株身份、基因組材料和基本分類(lèi)信息。根據國際原核生物命名規則，對102個(gè)新種進(jìn)行了特征描述和命名，提出了28個(gè)新屬和3個(gè)新科。hGMB代表了全球人類(lèi)腸道16S rRNA基因擴增子數據（n=11647）中80%以上的常見(jiàn)和優(yōu)勢人類(lèi)腸道微生物屬和種。

3.人類(lèi)口腔微生物組數據庫（eHOMD）:http://www.homd.org/

目前，eHOMD共包括775種微生物，其中687種來(lái)自HOMD 14.51版，88種是根據口外空氣消化道微生物群的公開(kāi)可用數據在本次擴展中添加的。在所有物種中，57%是正式命名的，13%是未命名的（但可人工培養），30%是無(wú)人工培養型。eHOMD將序列數據與表型、系統發(fā)育、臨床和文獻信息聯(lián)系起來(lái)，共有2074個(gè)口腔/鼻腔基因組，代表529個(gè)分類(lèi)群（占所有分類(lèi)群的67%，占培養分類(lèi)群的95%）。目前可在eHOMD上獲得，并帶有注釋?zhuān)稍诨蚪M瀏覽器軟件中查看。作為HOMD項目、人類(lèi)微生物組項目和其他測序項目的一部分確定的空氣消化道細菌的基因組序列將在可用時(shí)添加到eHOMD中。更新時(shí)間為2020-11-13?版本V9.14。

4.?小鼠腸道微生物資源庫（mouse gut microbe biobank, mGMB）

包括126種微生物及其基因組。該小鼠菌株資源庫覆蓋了超過(guò)88%小鼠腸道的核心屬，其基因組代表了超過(guò)52%的小鼠腸道微生物的非冗余功能基因集。該資源庫的構建使得可培養的小鼠腸道微生物菌株資源從48個(gè)屬增加到110個(gè)屬、從76個(gè)種增加到180個(gè)種。

文章發(fā)表信息

地址：https://www.nature.com/articles/s41467-019-13836-5

注釋方法介紹

1）基于比對方法(blast)：通過(guò)blast比對結果，可以在?N個(gè)比對結果中找到一致性最高或基于LCA最近共同祖先用于分類(lèi)。

2）基于樸素貝斯分類(lèi)器(bayes)：傳統的bayes分類(lèi)器方法，常見(jiàn)于QIIME和Mothur軟件，使用前必須訓練分類(lèi)器，以便讓軟件“學(xué)會(huì )”哪些特征可以很好地區分每個(gè)分類(lèi)組。

3)?比對結合分類(lèi)器方法（blast+bayes）：QIIME2中的注釋方法，先使用?blast方法將特征序列與參?考?數?據?庫?比?對?，?不?能?精?確?比?對?上?參?考?數?據?庫?的?使?用?classify-sklearn?分類(lèi)器分類(lèi)。

全長(cháng)擴增子數據物種水平注釋結果

選擇人腸道(171個(gè)樣本)、口腔(68個(gè)樣本)、小鼠腸道(138個(gè)樣本)專(zhuān)有性數據庫對比測試，使用不同注釋方法和數據庫對全長(cháng)擴增子數據進(jìn)行注釋?zhuān)y計結果如下表所示：

表2.全長(cháng)擴增子物種水平注釋率統計

? ? ? ? 結果表明，其中物種注釋方法方面：blast+bayes方法優(yōu)于bayes，平均提升30%注釋率提升：采用blast+bayes，silva132數據庫比較，平均提升9.7%，其中人腸道提升5.18%，口腔提升3.5%，小鼠腸道提升20.41%。其中人腸道樣本使用silva138+hgmb整合數據庫種水平注釋結果，人口腔樣本使用homd數據庫種水平注釋結果，小鼠腸道選擇silva138+mgmb+miBC整合數據庫。

? ? ? ? 百邁客云平臺將會(huì )陸續上線(xiàn)以上數據庫及注釋分析流程，為您帶來(lái)更準確的數據，更好的注釋方法和物種注釋。

? ? ? ? 百邁客微生物產(chǎn)品研發(fā)團隊通過(guò)持續的研發(fā)投入，大大提高PacBio?Sequel2的有效CCS數據產(chǎn)出，這使得百邁客的全長(cháng)擴增子價(jià)格不斷親民化。我們的目標是，讓科研人員都可以使用上三代測序技術(shù)，通過(guò)大樣本量、高深度的測序，來(lái)真實(shí)還原研究項目中的菌群規律。

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參考文獻：

[1]??Liu C , ?Du M , ?Abuduaini R , et al. Enlightening the Taxonomy Darkness of Human Gut Microbiomes With a Cultured Biobank[J].Microbiome, 2021, 9(1).

文獻下載：https://international.biocloud.net/zh/article/detail/34020714

[2]?Escapa I F , ?Chen B T , ?Huang B Y , et al. New Insights into Human?Nostril Microbiome from the Expanded Human Oral Microbiome Database (eHOMD): a Resource for the Microbiome of the Human Aerodigestive Tract.

文獻下載：https://international.biocloud.net/zh/article/detail/30534599

[3] Ilias L , P Rüdiger, Birte A , et al. The Mouse Intestinal Bacterial Collection (miBC): Host-Specific Insight into Cultivable Diversity and Genomic Novelty of the Mouse Gut Microbiome. 2016.

文獻下載：https://international.biocloud.net/zh/article/detail/27670113

[4]?Liu, C., Zhou, N., Du, MX. et al. The Mouse Gut Microbial Biobank expands the coverage of cultured bacteria. Nat Commun 11, 79 (2020).

文獻下載：https://international.biocloud.net/zh/article/detail/31911589