[發明專利]一種基于菌群結構進行樣品溯源的方法

在審

• 申請號: 202110090838.4
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112735530A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 吳森;王緒敏;方向東;單廣樂
• 申請（專利權）人: 中國科學院北京基因組研究所（國家生物信息中心）
• 主分類號: G16B30/10
• 分類號: G16B30/10;G16B25/10;G06F16/36;G06F16/906
• 代理公司: 北京精金石知識產權代理有限公司 11470
• 代理人: 尉月麗

本發明提供了一種基于菌群結構進行樣品溯源的方法，屬于微生物分析技術領域。本發明通過16S序列擴增、宏基因組以及大數據獲取大量樣本的菌群結構，通過判斷待測樣品的香農指數以及菌群結構的相似性，從而確定某一確定來源的菌群圖譜，并依據菌群圖譜進行樣品來源的溯源。本發明所述的樣品溯源的方法高效、準確、快速，且操作簡便。

技術領域

本發明涉及微生物分析技術領域，具體涉及一種基于菌群結構進行樣品溯源的方法。

背景技術

微生物溯源(microbial source tracking，MST)是一種利用單個或群體微生物的指標，建立區別、鑒定微生物源頭的流程。近年來，MST技術在水體病原微生物檢測及鑒定中的應用越來越廣泛。微生物溯源研究有助于人們更深入地了解病原菌種群結構及其多樣性的起源和進化，為病原菌的檢疫、流行監測、綜合防治等研究提供重要的信息資料和科學依據。在病原微生物溯源技術研究中，生物學方法、噬菌體敏感性、多位點酶電泳、等表型分析方法和擴增片段長度多態性、核糖體分型、重復序列PCR、簡單重復序列、單核苷酸多態性、多位點可變串聯重復序列、多位點序列分析等分子方法均發揮了重要作用。

微生物溯源分析具備較高的難度，微生物的系統發育關系較為復雜，而通過構建進化樹(phylogenetic tree)來描述物種或分子間的進化關系，是生物信息學方法在微生物領域溯源分析中的重要應用。例如，科研人員在對微生物進行研究的過程中，如果發現一種新型病毒，就需要對該病毒進行全基因測序，進而通過基因對比，找到相類似的病毒對其進行系統發育分析，建立系統發育樹。通過系統發育樹可以找到與該病毒具備同源關系的病毒，將其進行分析對比，進而快速找到微生物進化的根源及應用方式。

專利CN108841942A公開了一種PM2.5細菌群落組成來源快速分析及風險評估方法，該方法包括PM2.5取樣，微生物基因組提取，PCR擴增，產物純化，熒光定量，高通量測序并進行細菌多樣性及豐度分析，從而準確判斷PM2.5的細菌來源。專利CN111122689A公開了一種微生物污染源溯源的方法，通過樣品微生物培養得到單菌落，使用基質輔助激光解析電離-飛行時間質譜儀對單菌落進行質譜分析，得到微生物單菌落的譜圖數據及種屬信息，從而判斷被污染產品中微生物的來源。現有技術中微生物樣品溯源的專業性較強，需要使用專業設備進行分析，對技術人員的要求高。

因此，亟需開發一種準確、快速、高效、操作簡便的樣品溯源的方法。

發明內容

針對上述不足，本發明提供了一種基于菌群結構進行樣品溯源的方法。本發明通過16S序列、宏基因組以及大數據獲取大量樣本的菌群結構，通過判斷待測樣品的香農指數以及菌群結構的相似性，從而確定某一確定來源的菌群圖譜，并依據菌群圖譜進行樣品來源的溯源。本發明所述的方法可高效、準確、快速地實現待測樣品溯源。

為了實現上述發明目的，本發明的技術方案如下：

一方面，本發明提供了一種基于菌群結構進行樣品溯源的方法，所述的方法包括以下步驟：

(1)確定菌種聚類閾值，通過16S序列擴增、宏基因組以及大數據分析獲取已知樣本的菌群結構；

(2)分析待測樣品的菌群結構；

(3)對比步驟(1)已知樣本和步驟(2)待測樣品的菌群結構，確定待測樣品的菌群圖譜進行樣品的溯源。

具體地，步驟(1)中所述的菌種聚類閾值為97-100％，優選為99％。

具體地，步驟(1)中所述的16S序列為V3-V4區，16S序列擴增引物為SEQ ID NO:1：F：5′-AATGATACGGCGACCACC-3′；SEQ ID NO:2：R：5′-CAAGCAGAAGACGGCATA-3′。