[发明专利]一种基于高通量测序的微生物群落组成的方法和装置

权利要求书

1.一种对微生物16S rRNA基因高可变区V1/V2进行高通量测序聚类分析的方法，其特征在于，该方法包括：提取微生物样品中的脱氧核糖核酸(DNA)；对提取DNA的宏基因组16S核糖体核糖核酸(rRNA)的高可变区V6进行扩增，得到作为扩增产物的DNA片段；对DNA片段进行PCR-Free Solexa建库，建库过程中在DNA片段上加上标签序列以对每个样品进行标记；将各个样品的带有标签序列的DNA片段进行混合，使用Solexa测序工具对混合后的DNA片段进行测序，得到按照标签区分的测序读长(reads)；利用测序序列的重叠关系组装得到高可变区V6的全长序列(unique reads)；对全长序列进行分类分析，以实现对微生物群体的分类。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对全长序列进行分类分析包括：计算全长序列之间的序列差异度；根据序列差异度执行操作分类学单元(OTU)的分类，将全长序列分配到OTU中；将每一个OTU分类中的全长序列比对到16S rRNA的V6数据库中，将比对结果根据众数原则对OTU进行物种注释。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在对测序序列进行分类分析之后，基于分类分析结果，进行种群多样性分析和/或统计得到微生物群体的相对丰度值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对DNA片段进行PCR-Free Solexa建库进一步包括：将所述DNA片段进行纯化；对纯化后的DNA片段进行浓度定量；定量后不同样品取等浓度的量分别进行末端修复，在3’端加上碱基A，然后加上标签序列，再进一步加上PCR-Free的接头；对得到的样品进行纯化。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在得到按照标签区分的测序序列后，对所述测序序列进行筛选，以过滤掉低质量的测序序列；所述低质量的测序序列选自以下序列中的任意一种或数种：接头污染序列，含有多个poly(A|T|C|G)的序列、以及含有连续2个以上的未确定核苷酸(N)的序列。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的利用测序序列的重叠关系组装得到高可变区V6的全长序列进一步包括：运用拼接软件，根据序列两端的重叠关系对读长进行拼接，将其组装成V6的全长序列；拼接的条件是最小匹配长度为S3P，重叠区域不允许错配，N所占最大百分比是0.4％；不满足以上结果的序列将各切除5bp继续组装，如此重复多次；如果最终的拼接结果小于50bp也不用于后续分析。

7.一种基于16S rRNA基因高可变区V6的分类装置，所述装置包括：DNA提取设备，用于提取微生物样品中的脱氧核糖核酸；扩增设备，用于对宏基因组16S rRNA的高可变区V6进行扩增，得到作为扩增产物的DNA片段；Solexa建库设备，用于对DNA片段进行PCR-Free Solexa建库，建库过程在DNA片段上加上标签序列以对每个样品进行标记；Solexa测序设备，将各个样品的带有标签序列的DNA片段进行混合，使用Solexa测序工具对混合后的DNA片段进行测序，得到按照标签区分的测序读长(reads)；全长序列组装设备，用于利用测序序列的重叠关系组装得到高可变区V6的全长序列(unique reads)；分类设备，用于对全长序列进行分类分析，以实现对微生物群体的分类。

8.根据权利要求7的装置，其特征在于，所述分类设备包括：序列差异度计算单元，用于计算全长序列之间的序列差异度；OTU分类单元，用于根据序列差异度执行操作分类学单元OTU的分类，将全长序列分配到OTU中；物种注释单元，用于将每一个OTU分类中的全长序列比对到16S rRNA的V6数据库中，将比对结果根据众数原则对OTU进行物种注释。

9.根据权利要求7的装置，其特征在于，还包括数据分析设备，用于在对全长序列进行分类分析之后，对所得到的数据结果进行进一步分析；所述数据分析设备包括种群多样性分析单元，用于分析种群多样性；和/或相对丰度统计单元，用于统计得到微生物群体的相对丰度值。