[发明专利]确定环境因素与菌群结构和功能相关性的方法及设备

说明书

本发明实施例提供了一种确定环境因素与菌群结构和功能相关性的方法及设备。其中，所述方法包括：采用第二代高通量测序，获取菌群样本中所有菌种的标记基因序列，对所述标记基因序列进行分析，得到所述菌种的可操作分类单元，并采用R语言对所述可操作分类单元进行可视化；根据所述菌种的可操作分类单元，对所述菌群样本进行差异性分析，得到所述菌群样本的菌群结构，结合半封闭环境特征参数，确定所述菌群结构和菌群功能，与环境因素的相关性。本发明实施例提供的确定环境因素与菌群结构和功能相关性的方法及设备，可以较为精确的确定环境因素与菌群结构和功能的相关性。

技术领域

本发明实施例涉及微生物组与生物信息技术领域，尤其涉及一种确定环境因素与菌群结构和功能相关性的方法及设备。

背景技术

近年来，随着测序技术、现代基因组学、蛋白质组学、代谢组学等“组学”理论的发展，系统生物学视角的引入以及生物信息学的应用，微生物基因组学的发展得到了巨大的推动，使得微生态研究得到了极大的丰富。研究表明，微生物组对于地球化学循环起着非常重要的作用，在土壤、海洋、以及湖泊中也对局部的化学循环起着举足轻重的作用。同时，在城市中的生境破碎化、气候因素、地理因素会影响微生物群落的结构组成以及微生物的功能。除此之外，人类活动会对居所内环境的微生物群落产生很大的影响，而且人类活动的密度也会影响环境中微生物群落的状态。越来越多的微生物组与环境因素之间的关联性研究显示，环境微生物和人类活动是相互影响的。

基于高通量测序技术的元基因组研究方法是目前认识、分析生物混合体系结构和功能最有效、最重要的方法之一。利用该方法可以较全面的检测微生物样品中微生物的种类和组成，从而使得我们可以较容易的获得环境中微生物的群落组成和功能信息，从而研究微生物和环境以及人类潜在的相互作用。基因组学、蛋白质组学、代谢组学等“组学”理论的发展，多组学联合分析技术的完善，微环境内微生物学研究愈发的炙手可热。凭借着高通量测序的便利，高性能计算的高速发展带来的大数据时代，“人类-微生物-环境”相互作用网络的得到一定程度的完善。然而影响微生物群落的因素多种多样，现有的问题导向的科学研究常常集中研究某一个或者少数几个点，针对半封闭环境的微生物系统化纵向分析鲜见报道。因此，找到一种针对半封闭环境与菌群结构和菌群功能相关性的确定方法，就成为业界亟待填补的技术空白。

发明内容

为了有效弥补现有技术存在的上述技术空白，本发明实施例提供了一种确定环境因素与菌群结构和功能相关性的方法及设备。

第一方面，本发明的实施例提供了一种确定环境因素与菌群结构和功能相关性的方法，包括：采用第二代高通量测序，获取菌群样本中所有菌种的标记基因序列，对所述标记基因序列进行分析，得到所述菌种的可操作分类单元，并采用R语言对所述可操作分类单元进行可视化；根据所述菌种的可操作分类单元，对所述菌群样本进行差异性分析，得到所述菌群样本的菌群结构，结合半封闭环境特征参数，确定所述菌群结构和菌群功能，与环境因素的相关性。

进一步地，所述对所述标记基因序列进行分析，得到所述菌种的可操作分类单元，包括：采用MOthur和Qiime生物信息学工具，对所述标记基因序列进行分析，得到所述菌种的可操作分类单元。

进一步地，所述根据所述菌种的可操作分类单元，对所述菌群样本进行差异性分析，得到所述菌群样本的菌群结构，包括：根据所述菌种的可操作分类单元，对照GreenGene数据库，得到所述菌群样本的相对丰度组成信息，根据所述相对丰度组成信息，将所述菌群样本分组，采用主坐标分析法和主成分分析法，对所述相对丰度组成信息和所述菌种的可操作分类单元，进行差异性分析，得到所述菌群样本的菌群结构。

进一步地，所述主坐标分析法，包括：采用Unweighted_Unifrac方法，对所述菌群样本的相对丰度组成信息，及所述菌种的可操作分类单元，分别进行菌种之间的距离计算，得到菌种间的欧式距离，并根据所述欧式距离，得到所述相对丰度组成信息的皮尔森相关性。

进一步地，所述半封闭环境特征参数，包括：大气压力、人类活动和温度。