微生物专题 | 明白这8种名词解释，微生物组学你已经掌握一大半

扩增子测序主要包括16S、18S和ITS。以16S为例：16SrRNA位于原核细胞核糖体小亚基上，包括10 个保守区域（ConservedRegions）和 9个高变区域（HypervariableRegions），通常称之为V1-V9区域，其中保守区在细菌间差异不大，高变区具有属或种的特异性，随亲缘关系不同而有一定的差异。因此，16SrDNA可以作为揭示生物物种的特征核酸序列，被认为是最适于细菌系统发育和分类鉴定的指标。16SrDNA扩增子测序（16SrDNA AmpliconSequencing），通常是选择某个或某几个高变区域作为扩增区域，利用保守区设计通用引物进行PCR扩增，然后对高变区进行测序分析和菌种鉴定。同理18SrDNA以及ITS分别对高变区域扩增并进行高通量测序分析。

宏基因组测序（MetagenomicsSequencing）是对微生物群体中包含的全部基因组信息进行测序分析。通过高通量测序研究特定环境下的微生物群体基因组，分析微生物多样性、种群结构、基因功能、代谢网络和进化关系等，并可进一步探究微生物群体功能活性、相互协调作用关系及与微生物环境之间的关系。宏基因组测序研究摆脱了微生物分离纯培养的限制，扩展了微生物资源的利用空间，为微生物群落的研究提供了有效工具。

Q值是用来评估测序的碱基质量，直接反映测序的错误率。Q20表示碱基错误率为1%，Q30表示碱基错误率为1‰，通常质量要求是Q20需达到90%以上，Q30需达到85%以上。

OTU是OperationalTaxonomicUnits的缩写，即操作分类单元。在系统发生学或群体遗传学研究中，为了便于分析，人为给某一个分类单元设置的同一标志。OTU聚类是根据序列相似度，对所有序列进行OTU划分，如果序列之间的相似性高于97%就可以把它定义为一个OTU，每个OTU代表一个物种。

从每个OUT中选取具有代表性的序列，用代表序列与相应的微生物数据库比对（Silva、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。

根据各样本生成的OTU，对样本序列进行随机取样，以取出的序列数及这些序列所能代表的OTU数构建曲线，计算样本的Alpha多样性。Alpha多样性用于度量群落生态单样本的物种多样性，是反映物种丰富度和均匀度的综合指标。α多样性指数有：Observedspecies、Chao1、Ace、Shannon、Simpson、goodscoverage和PDwhole tree，α多样性指数越高说明菌群的多样性越高。根据α多样性的指数绘制箱线图，可用于分析α多样性组间差异。

β多样性用于不同样本之间多样性的比较，利用各样本序列间的进化关系及丰度信息来计算样本间距离，反映样本（组）间是否具有显著的微生物群落差异。目前应用比较多的是PCA、PCoA、NMDS分析。由于微生物多样性研究通常会涉及到大量的样本，因此通过β多样性分析可以直观地反映样本组间的差异情况。距离越远，微生物群落差异越大。

功能预测是一种基于扩增子测序得到的物种组成通过软件推断细菌/真菌群落基因功能的方法，得到类似于宏基因组的功能丰度数据，常用的功能预测软件有。功能注释是利用生物信息学方法和数据库，对基因组所有基因的生物学功能进行注释，目前常用的数据库是KEGG、eggNOG、CAZy。

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