[发明专利]一种利用宏基因组或宏转录组检测微生物的分析方法

说明书

本发明公开了一种利用宏基因组或宏转录组检测微生物的分析方法。所述分析方法对测序下机数据进行数据质控，过滤后得到高质量数据，然后并行进行组装和双端拼接(单端则不拼接)，组装和拼接所得数据基于bwa算法比对到微生物参考数据库，鉴定样本内微生物物种及其丰度信息。过滤低质量结果后整合分析结果。本发明方法适用范围广，能检测多种类型微生物，兼容多种主流测序平台，兼顾单端、双端测序数据及长读长、短读长序列数据特点，可从各类型测序数据准确地分析样本内微生物物种及其丰度。本发明方法能够有效降低假阳性，克服大部分微生物无法培养的难点，准确、快速、全面检测各类型样本内微生物。

技术领域

本发明涉及生物检测技术领域，更具体地，涉及一种利用宏基因组或宏转录组检测微生物的分析方法。

背景技术

微生物广泛存在于自然界，多数为单细胞生物。微生物通常包括病毒、细菌、真菌、原生动物和某些藻类等。绝大多数微生物对人类和动植物有益，对工农业及药物生产有利，但也有危害人类的一面，如食品和工农业产品的霉腐变质，实验室中动植物细胞或微生物纯培养物的污染，发酵工业中杂菌的污染；动植物体受病原微生物感染而患各种传染病等。正由于微生物无所不在，且人类息息相关。只有正确地认识和鉴定微生物物种，才能为人类所用或合理进行防治。

从食品产业和环境角度思考，通过微生物检验可以判断产品加工环境及产品卫生环境，能够对产品被微生物污染的程度作出正确的评价，为各项卫生管理工作提供科学依据，提供传染病和人类、动物和食物中毒的防治措施。微生物检验是以贯彻“预防为主”的卫生方针，可以有效地防止或者减少食物中毒、人畜共患病的发生，保障人民的身体健康；同时，它对提高产品质量，避免经济损失，保证出口等方面具有政治上和经济上的重要意义。

从环境防治的角度考虑，微生物检测技术针对多种因子污染对微生物的综合效应进行检测，以判断环境污染的历史状况，能有效弥补物理、化学检测的不足，在环境检测中有得天独厚的优势。

从医疗的角度考虑，快速检测出临床样本中的病原微生物对感染性疾病的诊断、治疗和预后有重要的临床意义。

目前，针对微生物的检测主要包括涂片镜检、分离培养、生理生化反应、免疫学检测等方法。其中，涂片镜检是指染色或不染色涂片，然后利用光镜或电镜镜检，主要针对病毒(电镜检查)、细菌、真菌和寄生虫；分离培养主要是指培养后用底物色原法，质谱法进行鉴定，主要针对病毒(细胞培养)、真菌和细菌；生化反应是指糖(醇)发酵试验、糖同化试验、同化氮源试验、明胶液化试验，脲酶试验等，主要针对真菌和细菌；免疫学检测主要是指皮内试验和血清免疫试验(ELISA、空斑减少中和试验方法)，主要针对病毒、细菌、真菌和寄生虫；分子生物学检测是指荧光定量RT-PCR、PCR、16sDNA PCR等，主要针对病毒、细菌、真菌。尽管检测方法很多，但各种检测方法均存在一定的局限，如检测阳性率低、灵敏度低。部分病原体微生物无法培养。检测时间较长。16s鉴定、抗原抗体检测等检测技术仅仅能针对已知的微生物进行鉴定。现今暂无有效的检测方法能一次鉴定各种病微生物，为进一步防治或利用提供思路。

随着技术的发展，高通量测序技术的产生为一次快速鉴定多种类型微生物提出了新的方法。在国外，宏基因组测序技术已开始运用于微生物鉴定。利用宏基因组进行微生物的鉴定则无需进行培养、鉴定覆盖所有微生物、检测样本范围广、检测速度快、灵敏度高等优势。然而目前利用宏基因组的检测方法下机数据分析时间长、假阳性高、微生物检出率低，不利于利用宏基因组测序检测微生物的方法的推广和应用。

现有宏基因组数据分析一般是用单一的软件对序列进行组装，不会综合运用多种软件进行分析，综合评判分析结果。目前，普通宏基因组分析数据流程只单独运用单一软件进行序列组装，组装成Contigs/Scaffold后比对数据库进行物种注释。没有考虑不同测序数据类型的特点，而产生较多的假阳性结果。