專有數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)合QIIME2注釋算法，全長(zhǎng)擴(kuò)增子種水平注釋率高達(dá)97.65%，文末含福利

? ? ? ? 在微生物多樣性研究中，通過(guò)測(cè)序獲得的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)控、去噪/聚類，劃分OTUs/ASVs（后面統(tǒng)一稱之為Feature），并根據(jù)Feature的序列組成得到其物種分類，其中物種注釋尤為重要，物種注釋結(jié)果的的好壞直接影響后續(xù)的分析。

? ? ? ? 全長(zhǎng)擴(kuò)增子相較于二代短片段擴(kuò)增子，注釋率和準(zhǔn)確度上有極大的提升。百邁客微生物研發(fā)團(tuán)隊(duì)額外建立了三個(gè)專有數(shù)據(jù)庫(kù)，使用新的專有數(shù)據(jù)庫(kù)和注釋方法，在種水平注釋率上，人腸道樣本注釋率提升5.18%，口腔提升3.5%，小鼠腸道提升20.41%。項(xiàng)目實(shí)測(cè)的注釋結(jié)果為：人腸道樣本平均注釋率88.3%；小鼠腸道樣本63.58%，口腔樣本97.65%。

? ? ? ? 下面給大家介紹4個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù):Silva數(shù)據(jù)庫(kù)、人類腸道微生物庫(kù)（hGMB）、人類口腔微生物組數(shù)據(jù)庫(kù)（eHOMD）、小鼠腸道微生物資源庫(kù)（mGMB）。?

數(shù)據(jù)庫(kù)介紹

1.Silva數(shù)據(jù)庫(kù)：https://www.arb-silva.de/

SILVA是一個(gè)包含三域微生物（細(xì)菌、古菌、真核）rRNA基因序列的綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，其數(shù)據(jù)庫(kù)涵蓋了原核和真核微生物的小亞基rRNA基因序列（簡(jiǎn)稱SSU，即16S和18SrRNA）和大亞基rRNA基因序列（簡(jiǎn)稱LSU，即23S和28SrRNA）。目前數(shù)據(jù)庫(kù)版本為SILVA 138.1，更新時(shí)間為2020年9月2日，數(shù)據(jù)庫(kù)包含的數(shù)據(jù)信息見(jiàn)下表1所示。

表1?SILVAdatabases 138.1數(shù)據(jù)庫(kù)基本參數(shù)信息

2.hGMB數(shù)據(jù)庫(kù)：https://hgmb.nmdc.cn/

2021年5月，中科院微生物所通過(guò)從健康志愿者糞便中分離培養(yǎng)細(xì)菌，構(gòu)建了一個(gè)開(kāi)放獲取的人類腸道微生物庫(kù)（hGMB）。數(shù)據(jù)庫(kù)共有1170個(gè)菌株，代表6門53科159屬400個(gè)不同物種。并保存在國(guó)際保存機(jī)構(gòu)（IDA）-中國(guó)微生物培養(yǎng)總收集中心（CGMCC），以便在全球范圍內(nèi)長(zhǎng)期保存和公共使用。該網(wǎng)站提供了已知物種的菌株身份、基因組材料和基本分類信息。根據(jù)國(guó)際原核生物命名規(guī)則，對(duì)102個(gè)新種進(jìn)行了特征描述和命名，提出了28個(gè)新屬和3個(gè)新科。hGMB代表了全球人類腸道16S rRNA基因擴(kuò)增子數(shù)據(jù)（n=11647）中80%以上的常見(jiàn)和優(yōu)勢(shì)人類腸道微生物屬和種。

3.人類口腔微生物組數(shù)據(jù)庫(kù)（eHOMD）:http://www.homd.org/

目前，eHOMD共包括775種微生物，其中687種來(lái)自HOMD 14.51版，88種是根據(jù)口外空氣消化道微生物群的公開(kāi)可用數(shù)據(jù)在本次擴(kuò)展中添加的。在所有物種中，57%是正式命名的，13%是未命名的（但可人工培養(yǎng)），30%是無(wú)人工培養(yǎng)型。eHOMD將序列數(shù)據(jù)與表型、系統(tǒng)發(fā)育、臨床和文獻(xiàn)信息聯(lián)系起來(lái)，共有2074個(gè)口腔/鼻腔基因組，代表529個(gè)分類群（占所有分類群的67%，占培養(yǎng)分類群的95%）。目前可在eHOMD上獲得，并帶有注釋，可在基因組瀏覽器軟件中查看。作為HOMD項(xiàng)目、人類微生物組項(xiàng)目和其他測(cè)序項(xiàng)目的一部分確定的空氣消化道細(xì)菌的基因組序列將在可用時(shí)添加到eHOMD中。更新時(shí)間為2020-11-13?版本V9.14。

4.?小鼠腸道微生物資源庫(kù)（mouse gut microbe biobank, mGMB）

包括126種微生物及其基因組。該小鼠菌株資源庫(kù)覆蓋了超過(guò)88%小鼠腸道的核心屬，其基因組代表了超過(guò)52%的小鼠腸道微生物的非冗余功能基因集。該資源庫(kù)的構(gòu)建使得可培養(yǎng)的小鼠腸道微生物菌株資源從48個(gè)屬增加到110個(gè)屬、從76個(gè)種增加到180個(gè)種。

文章發(fā)表信息

地址：https://www.nature.com/articles/s41467-019-13836-5

注釋方法介紹

1）基于比對(duì)方法(blast)：通過(guò)blast比對(duì)結(jié)果，可以在?N個(gè)比對(duì)結(jié)果中找到一致性最高或基于LCA最近共同祖先用于分類。

2）基于樸素貝斯分類器(bayes)：傳統(tǒng)的bayes分類器方法，常見(jiàn)于QIIME和Mothur軟件，使用前必須訓(xùn)練分類器，以便讓軟件“學(xué)會(huì)”哪些特征可以很好地區(qū)分每個(gè)分類組。

3)?比對(duì)結(jié)合分類器方法（blast+bayes）：QIIME2中的注釋方法，先使用?blast方法將特征序列與參?考?數(shù)?據(jù)?庫(kù)?比?對(duì)?，?不?能?精?確?比?對(duì)?上?參?考?數(shù)?據(jù)?庫(kù)?的?使?用?classify-sklearn?分類器分類。

全長(zhǎng)擴(kuò)增子數(shù)據(jù)物種水平注釋結(jié)果

選擇人腸道(171個(gè)樣本)、口腔(68個(gè)樣本)、小鼠腸道(138個(gè)樣本)專有性數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比測(cè)試，使用不同注釋方法和數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)全長(zhǎng)擴(kuò)增子數(shù)據(jù)進(jìn)行注釋，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下表所示：

表2.全長(zhǎng)擴(kuò)增子物種水平注釋率統(tǒng)計(jì)

? ? ? ? 結(jié)果表明，其中物種注釋方法方面：blast+bayes方法優(yōu)于bayes，平均提升30%注釋率提升：采用blast+bayes，silva132數(shù)據(jù)庫(kù)比較，平均提升9.7%，其中人腸道提升5.18%，口腔提升3.5%，小鼠腸道提升20.41%。其中人腸道樣本使用silva138+hgmb整合數(shù)據(jù)庫(kù)種水平注釋結(jié)果，人口腔樣本使用homd數(shù)據(jù)庫(kù)種水平注釋結(jié)果，小鼠腸道選擇silva138+mgmb+miBC整合數(shù)據(jù)庫(kù)。

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參考文獻(xiàn)：

[1]??Liu C , ?Du M , ?Abuduaini R , et al. Enlightening the Taxonomy Darkness of Human Gut Microbiomes With a Cultured Biobank[J].Microbiome, 2021, 9(1).

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[4]?Liu, C., Zhou, N., Du, MX. et al. The Mouse Gut Microbial Biobank expands the coverage of cultured bacteria. Nat Commun 11, 79 (2020).

文獻(xiàn)下載：https://international.biocloud.net/zh/article/detail/31911589