高通量测序和DGGE分析土壤微生物群落的技术评价

摘要：

[目的]比较新一代高通量测序与传统的变性梯度凝胶电泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis,DGGE)指纹图谱技术,评价两种技术研究土壤微生物群落结构的优缺点.[方法]针对新西兰典型草地和森林土壤,以16S rRNA基因为标靶,通过高通量测序和DGGE技术分析土壤微生物群落的组成、丰度和多样性,比较两种方法在土壤微生物研究中的适用性.[结果]在不同的微生物分类水平,高通量测序草地土壤检测到22门,54纲,60目,131科,350属;而DGGE仅检测到6门,9纲,8目,10科,10属,表明DGGE显著低估了土壤微生物的群落组成.森林土壤也得到了类似规律,高通量测序的检测灵敏度是DGGE的3.8、6.7、6.4、19.2及39.4倍.进一步分析土壤中主要微生物类群的相对丰度,发现分类水平越低,高通量测序与DGGE的结果差异越大,尤其在科和属的水平上差异最大.以高通量测序结果为标准,DGGE明显高估了土壤中大多数微生物类群的相对丰度,最高可达2000倍.两种方法都表明草地土壤的多样性指数高于森林土壤,但DGGE多样性指数的绝对值远低于高通量测序结果.[结论]高通量测序能够较为全面和准确的反映土壤微生物群落结构,而DGGE仅能够反映有限的优势微生物类群,在很大程度上极可能低估土壤微生物的物种组成并高估其丰度.

关键词：高通量测序、变性梯度凝胶电泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis、DGGE)、土壤微生物群落

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分类号：Q938(微生物学)

资助基金：中国科学院战略性先导科技专项B类XDB15040000;Supported by the "Strategic Priority Research Program" of the Chinese Academy of Sciences XDB15040000

在线出版日期：2015-01-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：1489-1499