[發明專利]確定環境因素與菌群結構和功能相關性的方法及設備

有效

• 申請號: 201910334811.8
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN110111846B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 寧康;陳超云;何睿喬;成章昱;韓毛振;查毓國;楊朋碩;姚奇;周豪;鐘朝芳
• 申請（專利權）人: 華中科技大學鄂州工業技術研究院;華中科技大學
• 主分類號: G16B30/10
• 分類號: G16B30/10;G16B40/00;C12Q1/6869
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 黃君軍

1.一種確定環境因素與菌群結構和功能相關性的方法，其特征在于，包括：

采用第二代高通量測序，獲取菌群樣本中所有菌種的標記基因序列，對所述標記基因序列進行分析，得到所述菌種的可操作分類單元，并采用R語言對所述可操作分類單元進行可視化；

根據所述菌種的可操作分類單元，對所述菌群樣本進行差異性分析，得到所述菌群樣本的菌群結構，結合半封閉環境特征參數，確定所述菌群結構和菌群功能，與環境因素的相關性；

其中，所述半封閉環境特征參數包括：大氣壓力、人類活動和溫度，所述人類活動為CCDL，第一個C表示教室Classroom，第二個C表示食堂Canteen，D表示Dormtory，L表示Library；

采用R語言對所述可操作分類單元進行可視化，包括：

展示所有菌群樣本中相對豐度較高的22個門水平上的菌種在不同菌群樣本中的從春天到冬天的循環季節分布；

可視化內容包括季節、相對豐度、溫度、溫度與菌群樣本菌種組成之間的線性關系、季節性菌種標志物、豐度的高低；

所述結合半封閉環境特征參數，確定所述菌群結構和菌群功能，與環境因素的相關性，包括：

對所述菌群樣本的菌群結構、大氣壓力、人類活動和溫度進行Z-Score標準化，將標準化后的結果進行Mantel檢驗，得到所述大氣壓力、人類活動和溫度，對所述菌群樣本的菌群結構和菌群功能的影響效果指標。

2.根據權利要求1所述的確定環境因素與菌群結構和功能相關性的方法，其特征在于，所述對所述標記基因序列進行分析，得到所述菌種的可操作分類單元，包括：

采用MOthur和Qiime生物信息學工具，對所述標記基因序列進行分析，得到所述菌種的可操作分類單元。

3.根據權利要求1所述的確定環境因素與菌群結構和功能相關性的方法，其特征在于，所述根據所述菌種的可操作分類單元，對所述菌群樣本進行差異性分析，得到所述菌群樣本的菌群結構，包括：

根據所述菌種的可操作分類單元，對照GreenGene數據庫，得到所述菌群樣本的相對豐度組成信息，根據所述相對豐度組成信息，將所述菌群樣本分組，采用主坐標分析法和主成分分析法，對所述相對豐度組成信息和所述菌種的可操作分類單元，進行差異性分析，得到所述菌群樣本的菌群結構。

4.根據權利要求3所述的確定環境因素與菌群結構和功能相關性的方法，其特征在于，所述主坐標分析法，包括：

采用Unweighted_Unifrac方法，對所述菌群樣本的相對豐度組成信息，及所述菌種的可操作分類單元，分別進行菌種之間的距離計算，得到菌種間的歐式距離，并根據所述歐式距離，得到所述相對豐度組成信息的皮爾森相關性。

5.一種確定環境因素與菌群結構和功能相關性的裝置，其特征在于，包括：

菌種的可操作分類單元獲取模塊，用于采用第二代高通量測序，獲取菌群樣本中所有菌種的標記基因序列，對所述標記基因序列進行分析，得到所述菌種的可操作分類單元，并采用R語言對所述可操作分類單元進行可視化；

相關性確定模塊，用于根據所述菌種的可操作分類單元，對所述菌群樣本進行差異性分析，得到所述菌群樣本的菌群結構，結合半封閉環境特征參數，確定所述菌群結構和菌群功能，與環境因素的相關性；

其中，所述半封閉環境特征參數包括：大氣壓力、人類活動和溫度，所述人類活動為CCDL，第一個C表示教室Classroom，第二個C表示食堂Canteen，D表示Dormtory，L表示Library；

采用R語言對所述可操作分類單元進行可視化，包括：

展示所有菌群樣本中相對豐度較高的22個門水平上的菌種在不同菌群樣本中的從春天到冬天的循環季節分布；

可視化內容包括季節、相對豐度、溫度、溫度與菌群樣本菌種組成之間的線性關系、季節性菌種標志物、豐度的高低；

所述結合半封閉環境特征參數，確定所述菌群結構和菌群功能，與環境因素的相關性，包括：

對所述菌群樣本的菌群結構、大氣壓力、人類活動和溫度進行Z-Score標準化，將標準化后的結果進行Mantel檢驗，得到所述大氣壓力、人類活動和溫度，對所述菌群樣本的菌群結構和菌群功能的影響效果指標。