Illumina 二代测序在微生物领域的应用.pdf

微生物基因组学 以Illumina技术为特色的微生物学研究论文回顾 目录 目录 简介 嵌合现象 适应性 核心基因组 实验室中的进化 抗生素耐药性和毒力 流行病与传播 微生物鉴定 定向进化和生物工程 生物燃料和生物修复 病毒 病毒检测与鉴定 12 疫苗生产 13 酵母 深入研究的微生物 大肠杆菌 15 金黄色葡萄球菌 16 链球菌 17 分枝杆菌 17 沙门氏菌 18 参考文献 简介 新一代测序特别适合微生物实验室，因其基因组小，且数据分析相对简单。测序与其他实验室方法相比极具吸引 力的差异在于结果可直接关联到基因组位点，以及生物学影响的可能解释。这代表我们向实验结果的解释和生物系统 的了解又迈进了一大步。第二个优势在于它能够测定基因组中的单碱基变化，而无需任何背景知识。单碱基分辨率让 我们能够追踪微生物在短期内对环境的适应性，包括实验室和外部环境。这些优势如此突出，让我们很难想象在可预 见的未来的生物学实验室会没有一台测序仪。 近期的研究表明，微生物的基因组在适应实验室和临床的环境上异常活跃。从历史上看，全球流行病的蔓延往往 需要几年的时间来跟踪。有了单碱基分辨率的细菌基因组新一代测序1 ，有望在几周内快速追溯局部地区人群、医院甚 至家庭中的流行病原因。 本回顾重点介绍了近期利用Illumina测序技术来快速追踪天然的、实验室的和临床中的遗传适应的案例。 1 新一代测序（NGS）和大规模并行测序（MPS）常常交替使用，均指代高通量测序技术。边合成边测序（SBS）特指Illumina的测序技术。 Illumina Scientific Affairs | 05/25/2012 嵌合现象 2 水平基因转移是遗传物质在细菌之间的移动，而非通过传代。 这可通过几种机制发生，但最终结果是嵌合现 象，其中微生物的大部分是由遗传自其祖先的序列组成，而一些DNA片段则来自环境中的其他生物。由于这种遗传物 质的变化不是通过传代，故无法预测和定位。这让微生物基因组的分析更具挑战性。测序是准确定位嵌合基因组的唯 一工具。 功能基因的水平转移，甚至显著的基因组重排，都可能无法由仅代表基因组一小部分的 标记方法所发现。 综述 Joseph, S. J. and Read T. D. (2012) Genome-wide recombination in Chlamydia trachomatis. Nat Genet 44: 364-366 Rajendhran, J. and Gunasekaran P.