[发明专利]一种环境样本中抗生素抗性基因的高通量检测方法和系统

说明书

本发明实施例公开了一种环境样本中抗生素抗性基因的高通量检测方法和系统，对环境样本的宏基因组DNA进行提取和测序建库，获得宏基因组数据；对所述宏基因组数据进行质量控制，后进行拼接，获得拼接序列；将所述拼接序列进行基因预测和蛋白质翻译，获取具有完整序列的基因；对具有完整序列的所述基因进行抗生素抗性基因的预测和筛选，获得第一抗生素抗性基因，并对其来源进行预测，并提取出未检测到来源的第二抗生素抗性基因的序列并对其蛋白质序列进行提取和来源检测；对所述来源信息进行分类地位解析，获得所述环境样本中抗生素抗性基因的组成。该方法能实现对环境样本抗生素抗性基因的全面检测和分析，从而对环境样本进行有效的检测。

技术领域

本发明实施例涉及微生物组学和生物信息学技术领域，特别涉及一种环境样本中抗生素抗性基因的高通量检测方法和系统。

背景技术

抗生素是一类强效药物，其不仅广泛用于由病原微生物所引起的人和动物疾病治疗中，而且在农业养殖和渔业生产中也可作为生长促进剂。近年来，随着抗生素的过度使用，抗生素滥用问题受到越来越多的人的关注。据统计显示：在我国使用抗生素进行治疗的病人中，其中有1/3以上的其实根本就不需要使用抗生素进行治疗，同时每年有8万多人死于抗生素滥用。这些用于人体治疗和动植物养殖业中的抗生素，会随着各种途径进入到环境中，包括水体、底泥土壤、空气、污泥和污水等。一方面，这些抗生素会造成这些环境的污染；另一方面，也会造成环境中的微生物加速出现这些抗生素的耐药基因(即抗生素抗性基因)。这些基因的存在会使得微生物具有抗抗生素的能力，从而使得抗生素的作用丢失，致使在临床上治疗的难度。由于抗生素抗性基因的存在对人类的健康产生威胁，所以抗生素抗性基因已经成为21世纪最为严重的一个问题(Chen et al.2016)。

目前，对于环境样本中抗生素抗性基因的检测方法使用的方法大多数都是基于传统的分子生物学的方法(包括PCR和qPCR)或者高通量的实时荧光定量核酸扩增(high-throughput qPCR)(Brunel et al.2019；Sui et al.2016；Waseem et al.2019)，这些方法在检测时只有几个到十几个靶向抗生素抗性基因被检测到。实际上，抗生素抗性基因存在于微生物的细胞中，因此微生物群落中的研究方法(即微生物组学)就能够适用于环境样本的微生物中抗生素抗性基因的研究中。微生物组学的研究是指研究对象为微生物生态群体(亦即微生物群落)的研究。在微生物组学的研究中，高通量测序技术其实研究的重要手段之一，通过高通量测序可以获得微生物群落中的大量的基因遗传信息，从而能够对这些基因信息进行鉴定，得出我们多感兴趣的基因，这就包括抗生素抗性基因。但是目前对于基于高通量测序的环境样本抗生素抗性基因的检测方法还没有建立。

建立环境样本中抗性基因高通量检测的方法是对环境样本中抗生素抗性基因的检测的前提，从而能够全面了解环境样本中抗生素抗性基因的种类和分布情况，对这些抗生素抗性基因的来源分析是对抗生素抗性基因传播方式研究的基础，对抗生素抗性基因与微生物群落结构和环境样本理化因素的关联研究可以为环境样本中抗生素抗性基因的治理提供依据，因此环境样本中抗生素抗性基因的检测方法是亟需建立的。

现有技术中存在检测速度慢，通量低，不能全面的对样本中的抗生素抗性基因进行有效的识别和鉴定的缺点，如何提供一种环境样本中抗生素抗性基因的高通量检测方法和系统以解决上述技术问题迫在眉睫。

发明内容

本发明实施例目的是提供一种环境样本中抗生素抗性基因的高通量检测方法和系统，检测速度快，通量高，可以获取样本中较为全面的抗生素抗性基因数据。

在本发明的第一方面，本发明实施例提供了一种环境样本中抗生素抗性基因的高通量检测方法，所述方法包括：

对环境样本的宏基因组DNA进行提取和测序建库，获得宏基因组数据；

对所述宏基因组数据进行质量控制，获得高质量宏基因组数据；

将所述高质量宏基因组数据进行拼接，获得拼接序列；