[发明专利]通过宏基因组测序确定环境样本中存在预定物种的方法

说明书

本发明提出了一种通过宏基因组测序确定环境样本中存在预定物种的方法。该方法包括：(a)获取环境样本；(b)提取所述环境样本的总核酸，所述总核酸包括DNA和RNA；(c)对所述总核酸进行逆转录处理和第二链合成；(d)对步骤(c)的产物进行全基因组扩增处理，以便获得全基因组扩增产物；(e)基于所述全基因组扩增产物构建测序文库；(f)对所述测序文库进行测序，以便获得测序结果；和(g)基于所述测序结果，确定所述环境样本中是否存在所述预定物种。本发明的方法能够快速准确地判断环境样本中是否存在预定物种，并且可以进行预定物种的谱系建立、溯源追踪。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体地，涉及通过宏基因组测序确定环境样本中存在预定物种的方法。

背景技术

目前，微生物鉴定方法分为培养和非培养两类，临床公认的金标准是分离培养和生化鉴定，但这种方法的操作周期长、阳性率低，并且不能适用于所有病原体，例如多种细菌混合的样本，分离鉴定困难，厌氧菌在分离鉴定的过程中通常会被忽略而造成鉴定不准确。非培养类的方法比如涂片镜检、抗体抗原免疫、PCR等方法时效性强，但在准确性上存在较明显的劣势，且每个项目只能检测某一些特定的病原体，检测数量受到限制，阳性率不高。

宏基因组二代测序技术(metagenomics next-generation sequencing,mNGS)是借助二代测序平台快速测序获得样品中的核酸序列，并进一步与微生物参考基因组序列库对比，从而得知样品中微生物的种类和比例的技术。随着宏基因组二代测序技术的出现，可以不依赖于培养，直接对样本中的全部微生物核酸序列进行测定。包括直接从临床样本或环境样本中提取全部核酸信息，利用基因组学的研究策略研究样本中所包含的全部微生物信息。

环境中的微生物呈现多样性，一定程度上可以反映环境中的实时状态，通过对环境微生物的监测，可以实现对环境的动态监测。

因此，开发一种能够快速准确确定环境样本中存在预定物种的方法，能够对环境样本中的微生物进行实时监测、种群溯源、信息预测的方法很有必要。

发明内容

新型冠状病毒肺炎出现大流行，随着疫情的发展和逐步控制，如何实现对疫情的实时监测具有重要意义。在疫情发生初期，已经发现感染源附近的环境采样样本中均有不同程度的新型冠状病毒检出，证明通过环境样本对新型冠状病毒监测的可行性。因此，本研究通过宏基因组二代测序的技术建立针对环境样本进行预定物种检测的方法，为疫情的防控和实时监测提供支撑。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种通过宏基因组测序确定环境样本中存在预定物种的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：(a)获取环境样本；(b)提取所述环境样本的总核酸，所述总核酸包括DNA和RNA；(c)对所述总核酸进行逆转录处理和第二链合成；(d)对步骤(c)的产物进行全基因组扩增处理，以便获得全基因组扩增产物； (e)基于所述全基因组扩增产物构建测序文库；(f)对所述测序文库进行测序，以便获得测序结果；和(g)基于所述测序结果，确定所述环境样本中是否存在所述预定物种。

根据本发明实施例的方法通过对环境中的气体、液体、固体物质进行直接收集并妥善保存，可以全面准确地获取环境样本中生物体的核酸物质，包括：微生物、动物、植物等的DNA和RNA，对所获取的核酸进行扩增、建库及测序，全面准确地获取环境样本中的核酸序列信息，利用测序结果与数据库进行分析，采用合理精准地分析方法对目标物种进行变异检测和构建进化树，对其谱系进行追踪与溯源。本发明的方法简单准确，可以实现对环境样本中的目标物种实时监控，具有无偏倚、效率高、覆盖广的优势，并且可以对目标物种进行溯源，同时可以适当预测其变异与进化的方向。

附图说明

图1为根据本发明实施例的通过宏基因组测序确定环境样本中存在预定物种的方法；

图2为根据本发明实施例的生物信息学分析流程图；

图3为根据本发明实施例的构建SNP矩阵流程图；