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比較基因組學(xué)在微生物領(lǐng)域的應(yīng)用
宏基因組研究?jī)?nèi)容：
1. 研究環(huán)境樣本中微生物的構(gòu)成與豐度；
2. 研究環(huán)境樣本中的功能基因信息及豐度据过；
3.研究不同環(huán)境樣本間細(xì)菌群落惋砂、功能組成及豐度的差異（不同處理對(duì)環(huán)境中物種與基因的影響）；
3. 探究不同環(huán)境樣本間引起細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)/功能差異的物種及相關(guān)的環(huán)境因子绳锅，探究外部環(huán)境因素對(duì)群落的影響西饵。
l?研究文獻(xiàn)示例
1 了解樣本中物種與功能組成
將非冗余基因集與NR數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對(duì)，獲得物種在各分類學(xué)水平上的注釋信息鳞芙。
將非非冗余基因集與COG眷柔、KEGG等功能數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對(duì)，獲得基因?qū)?yīng)的功能信息原朝，并通過各數(shù)據(jù)庫對(duì)應(yīng)的基因豐度總和計(jì)算每個(gè)樣本中的功能豐度驯嘱。
以此來探究物種、功能與樣本之間的關(guān)系喳坠，分析樣本中的優(yōu)勢(shì)菌群鞠评、功能。
常見的展示形式有：物種/功能柱形圖壕鹉、Venn圖等剃幌。
文獻(xiàn)案例：Metagenomic insights into functional traits variation and coupling effects on the anammox community during reactor start-up
doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.05.491. Epub 2019 Jun 5.
PMID: 31202013.
主要結(jié)論：
通過非冗余基因集與NCBI的NR數(shù)據(jù)庫比對(duì)后，得到在各樣本中的物種注釋信息晾浴，5個(gè)樣本中共檢測(cè)到78個(gè)門负乡，Planctomycetes、Proteobacteria?和Chloroflexi是樣本中三個(gè)最豐富的細(xì)菌種群脊凰，其次是Armatimonadetes,敬鬓、Actinobacteria、Firmicutes?和?Acidobacteria,笙各，此結(jié)果與先前對(duì)同類樣本的進(jìn)行16S rRNA基因測(cè)序得到的結(jié)果一致。
文獻(xiàn)案例：The diversity of microbial community and function varied in response to different agricultural residues composting.
doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.136983. Epub 2020 Jan 27.
PMID: 32041001.
主要結(jié)論：
將非冗余基因集228595個(gè)序列與CAZy數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)础芍，注釋到了標(biāo)準(zhǔn)化亞基因組中的311個(gè)酶杈抢。其中糖基轉(zhuǎn)移酶（GT）家族是每個(gè)處理中最豐富的酶。數(shù)據(jù)表明仑性，與CT處理相比惶楼，OG和WC處理對(duì)總CAZy基因豐度沒有顯著影響（OG vs WC vs CT=20671vs 196631vs 205317）。有趣的是，OG處理增強(qiáng)了編碼糖苷水解酶（GHs）家族的自身獨(dú)特基因的相對(duì)數(shù)量歼捐。
2判斷樣本間物種/功能差異性
基于物種何陆、功能注釋結(jié)果，對(duì)樣本/樣本組進(jìn)行Beta多樣性分析豹储，通常使用PCA贷盲、PCoA、NMDS等分析方法剥扣，評(píng)估組間或樣本間在物種組成巩剖、功能組成上的相似性和差異性。
文獻(xiàn)案例：Metagenomic Analysis of the Diversity of DNA Viruses in the Surface and Deep Sea of the South China Sea.
doi: 10.3389/fmicb.2019.01951.
PMID: 31507563
主要結(jié)論：
以Bray-Curtis進(jìn)行NMDS分析钠怯，結(jié)果顯示樣本可以分為兩組佳魔。
3 獲取樣本間的功能差異
基于Beta 多樣性分析和樣本中的物種豐度、基因豐度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)晦炊，評(píng)估物種/功能的差異顯著性水平鞠鲜，篩選樣本組間存在顯著性差異的物種、功能断国；或者使用LEfSe差異判別分析贤姆，發(fā)現(xiàn)多個(gè)樣本組中最能解釋組間差異的物種、功能并思，以及這些特征對(duì)組間差異的影響程度庐氮，同時(shí)也可獲得分別在各組中起到重要作用的關(guān)鍵物種/功能。
文獻(xiàn)案例：A metagenomic approach to characterization of the vaginal microbiome signature in pregnancy.
doi: 10.1371/journal.pone.0036466. Epub 2012 Jun 13.
PMID: 22719832
主要結(jié)論：
篩選出16個(gè)關(guān)鍵物種宋彼，8個(gè)在懷孕組顯著富集弄砍，8個(gè)在非懷孕組顯著富集（篩選條件：LDA＜4）。
4 相關(guān)性分析
基于樣本的物種/功能數(shù)據(jù)和環(huán)境因子數(shù)據(jù)输涕，可使用RDA/CCA分析圖音婶、相關(guān)性heatmap圖、相關(guān)性網(wǎng)絡(luò)圖等莱坎，將物種/功能和環(huán)境因子/理化指標(biāo)/臨床指標(biāo)/代謝物進(jìn)行相關(guān)性分析衣式，篩選與環(huán)境因子/理化指標(biāo)/臨床指標(biāo)/代謝物顯著相關(guān)的物種/功能，初步闡釋菌群/功能與表型變化間的關(guān)系檐什。
文獻(xiàn)案例：Impacts of mixed litter on the structure and functional pathway of microbial community in litter decomposition
doi: 10.1016/j.apsoil.2019.07.006
主要結(jié)論：
DB-RDA結(jié)果表明碴卧，Betaproteobacteria和Actinobacteria是受環(huán)境因素影響的兩種最重要的細(xì)菌基團(tuán)（圖A）。值得注意的是乃正，Actinobacteria和 Acidobacteriia與pH和總碳濃度負(fù)相關(guān)住册。顯著影響細(xì)菌群落組合物的主要變量是pH，Tc和Tn（R2 = 0.44瓮具，P <0.01荧飞；R2 = 0.40凡人，P <0.01；R2 = 0.31叹阔，P <0.01）挠轴。氨基酸代謝和能量產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化是受環(huán)境因素影響的兩種最重要的功能途徑。細(xì)菌的代謝功能途徑受到pH耳幢，TC和T的顯著影響（R2 = 0.39岸晦，P <0.01；R2 = 0.29帅掘，P <0.01委煤；R2 = 0.17，P <0.05）（圖B）修档。
