16S 基础知识、分析工具和分析流程详解

2023-12-28 04:20

本文主要是介绍16S 基础知识、分析工具和分析流程详解,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

工作中有个真理:如果你连自己所做的工作的来龙去脉都讲不清楚,那你是绝对不可能把这份工作做好的。

这适用于任何行业。如果你支支吾吾,讲不清楚,那么说难听点,你在混日子,没有静下心来工作。

检验标准:随时向别人解释你的工作,让别人提出尖锐的问题,看你是不是答不上来。


16S概念

  • 什么是16S?S是什么意思?
  • 16S分析是用来干嘛的?能分析什么?
  • 16S大致的分析原理是什么?

有点生物学基础的会知道16S和核糖体有关,但大多数还是搞不清楚它们之间的关系。

先明确一些概念:

核糖体:Ribosome,由 RNA(rRNA)和蛋白质 组成,配合 tRNA 来翻译 mRNA。核糖体按沉降系数来分类,S就是沉降系数,原核70S,真核80S。我们一般研究微生物,70S,由50S和30S两个亚基组成。再细分为 5S、16S、23S,我们的 16S 就是指核糖体的亚基的一个组分,16S rRNA。(记住,这是原核生物核糖体的一个组分)

16S rRNA:这并不是我们的研究对象,因为我们测序的不是它,而是它对应在DNA双链上的基因序列,

16S rDNA。可以这样理解,我们所说的16S 就是指 16S rDNA。

分子钟:即氨基酸在单位时间以同样的速度进行置换。16S 的进化具有良好的时钟性质,在结构与功能上具有高度的保守性,在大多数原核生物中rDNA都具有多个拷贝,5S、16S、23S rDNA的拷贝数相同。16S rDNA由于大小适中,约1.5Kb左右,既能体现不同菌属之间的差异,又能利用测序技术较容易地得到其序列,故被细菌学家和分类学家接受。(来源百度)

所以,16S测序的大致逻辑就是:

拿到一个样品,我们捕获其16S区域(引物PCR),然后测序,16S既然有极好的保守性,那就可以用于鉴别不同的物种(相当于一个物种的独一无二的条形码)(有很大一部分是鉴定不到物种的)。

分析逻辑就是聚类成OTU,然后注释(比对已知数据库),后续分析。


偶然看到一篇好的科普文,转载一下:来自 伯豪生物

1、16S

       通常所说的16S是指16S rDNA(或16S rRNA),16S rRNA 基因是编码原核生物核糖体小亚基的基因,长度约1542bp,包括9个可变区和10个保守区,保守区序列反映了物种间的亲缘关系,而可变区序列则能反映物种间的差异。

因16S rDNA分子大小适中,突变率小,故成为细菌系统发育和分类鉴定最常用的标签。

       16S测序是指选择16S rDNA某个或某几个变异区域,选择通用引物对环境样本(肠道、土壤、水体等)微生物进行PCR扩增,然后对PCR产物进行高通量测序,并将得到的测序数据与已有的16S rDNA数据库进行比对分析,从而对环境群落多样性进行研究,核心是物种分析,包括微生物的种类,不同种类间的相对丰度,不同分组间的物种差异以及系统进化等。

image

16S rDNA序列结构

2、OTU

       OTU即Operational Taxonomic Units的缩写(千万表手滑写成OUT,否则就OUT了),在系统发生学或群体遗传学研究中,为了便于进行分析,人为给某一个分类单元(品系,属,种、分组等)设置的同一标志。理论上一个OTU代表一个微生物物种。

       通过测序获得的大量reads,如何才能转变为我们需要的物种信息呢?首先需要对这些reads进行归类(cluster),通常在97%的相似水平划分为不同的OTU,将OTU代表序列与相应的微生物数据库比对(Silva、RDP、Greengene等),得到每个样本所含的物种信息,进而进行后续生物信息统计分析。

3、Q值

      Q值评估用来测序的碱基质量,Q值与测序错误E值之间关系为如果一个碱基的Q值为20,那表示这个碱基的可能测错的可能性为1%。实际操作中常用Q20/Q30作为标准,Q20大于90%妥妥的。

image

4、Coverage

      Coverage值是指各样本文库的覆盖率,数值越高,则样本中序列被检测出来的概率越高,该数值可反映本次测序结果是否代表样本的真实情况。数值越接近于100%,代表本次测序结果越符合样本中微生物的实际情况。

5、Alpha-diversity

        Alpha多样性用于度量群落生态单样本的物种多样性,是反映丰富度和均匀度的综合指标。

菌群丰富度(Community richness)指数有:Chao、Ace,Chao或Ace指数越大,说明菌群丰富度越高。  

       菌群多样性(Community diversity)指数有:Shannon、

这篇关于16S 基础知识、分析工具和分析流程详解的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/545057

相关文章

Linux换行符的使用方法详解

《Linux换行符的使用方法详解》本文介绍了Linux中常用的换行符LF及其在文件中的表示,展示了如何使用sed命令替换换行符,并列举了与换行符处理相关的Linux命令,通过代码讲解的非常详细,需要的... 目录简介检测文件中的换行符使用 cat -A 查看换行符使用 od -c 检查字符换行符格式转换将

Go标准库常见错误分析和解决办法

《Go标准库常见错误分析和解决办法》Go语言的标准库为开发者提供了丰富且高效的工具,涵盖了从网络编程到文件操作等各个方面,然而,标准库虽好,使用不当却可能适得其反,正所谓工欲善其事,必先利其器,本文将... 目录1. 使用了错误的time.Duration2. time.After导致的内存泄漏3. jsO

详解C#如何提取PDF文档中的图片

《详解C#如何提取PDF文档中的图片》提取图片可以将这些图像资源进行单独保存,方便后续在不同的项目中使用,下面我们就来看看如何使用C#通过代码从PDF文档中提取图片吧... 当 PDF 文件中包含有价值的图片,如艺术画作、设计素材、报告图表等,提取图片可以将这些图像资源进行单独保存,方便后续在不同的项目中使

Android中Dialog的使用详解

《Android中Dialog的使用详解》Dialog(对话框)是Android中常用的UI组件,用于临时显示重要信息或获取用户输入,本文给大家介绍Android中Dialog的使用,感兴趣的朋友一起... 目录android中Dialog的使用详解1. 基本Dialog类型1.1 AlertDialog(

C#数据结构之字符串(string)详解

《C#数据结构之字符串(string)详解》:本文主要介绍C#数据结构之字符串(string),具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录转义字符序列字符串的创建字符串的声明null字符串与空字符串重复单字符字符串的构造字符串的属性和常用方法属性常用方法总结摘

Python基于wxPython和FFmpeg开发一个视频标签工具

《Python基于wxPython和FFmpeg开发一个视频标签工具》在当今数字媒体时代,视频内容的管理和标记变得越来越重要,无论是研究人员需要对实验视频进行时间点标记,还是个人用户希望对家庭视频进行... 目录引言1. 应用概述2. 技术栈分析2.1 核心库和模块2.2 wxpython作为GUI选择的优

Java中StopWatch的使用示例详解

《Java中StopWatch的使用示例详解》stopWatch是org.springframework.util包下的一个工具类,使用它可直观的输出代码执行耗时,以及执行时间百分比,这篇文章主要介绍... 目录stopWatch 是org.springframework.util 包下的一个工具类,使用它

Java进行文件格式校验的方案详解

《Java进行文件格式校验的方案详解》这篇文章主要为大家详细介绍了Java中进行文件格式校验的相关方案,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录一、背景异常现象原因排查用户的无心之过二、解决方案Magandroidic Number判断主流检测库对比Tika的使用区分zip

Java实现时间与字符串互相转换详解

《Java实现时间与字符串互相转换详解》这篇文章主要为大家详细介绍了Java中实现时间与字符串互相转换的相关方法,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录一、日期格式化为字符串(一)使用预定义格式(二)自定义格式二、字符串解析为日期(一)解析ISO格式字符串(二)解析自定义

springboot security快速使用示例详解

《springbootsecurity快速使用示例详解》:本文主要介绍springbootsecurity快速使用示例,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝... 目录创www.chinasem.cn建spring boot项目生成脚手架配置依赖接口示例代码项目结构启用s