Was ist der Unterschied zwischen Amplicon-Sequenzierung und der gesamten Genom-Sequenzierung (WGS)?

Die Amplicon-Sequenzierung zielt auf spezifische genomische Regionen ab, indem sie diese mit PCR vor der Sequenzierung amplifiziert, was hohe Spezifität und Tiefe bei der Analyse kleiner, definierter Regionen ermöglicht, wie zum Beispiel beim Nachweis von Mutationen oder beim Profiling mikrobieller Gemeinschaften. Im Gegensatz dazu sequenziert die gesamte Genom-Sequenzierung (WGS) das gesamte Genom ohne vorherige Auswahl oder Amplifikation und bietet einen umfassenden Überblick über alle genetischen Informationen, was ideal ist, um neuartige Varianten zu entdecken und ein vollständiges genetisches Profil zu erhalten, jedoch ressourcenintensiver ist und weniger auf spezifische Interessensgebiete fokussiert.

Amplicon-Sequenzierungsdienste: Hochauflösende genetische und Mikrobiomanalyse

Inhaltsverzeichnis

Neugierig, welche gezielte NGS-Methode für Ihre Studie geeignet ist? Entdecken Sie unsere umfassende Überprüfung, die Hybridisierungsfang und Amplicon-Sequenzierung für ein optimiertes Panel-Design vergleicht.

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Was ist Amplicon-Sequenzierung?

Amplicon-Sequenzierung ist eine gezielte Next-Generation-Sequenzierung (NGS) Ansatz, der speziell entworfene Primer verwendet, um ausgewählte genomische Regionen mittels PCR zu amplifizieren, gefolgt von Hochdurchsatz-Sequenzierung der Amplicons. Diese Technik ermöglicht die präzise Erkennung genetischer Varianten innerhalb definierter Loci und wird häufig in Studien zu Genmutationen, mikrobieller Vielfalt und Biomarker-Screening eingesetzt.

Wie es funktioniert

Zielauswahl & Primerdesign – Primer werden entworfen, um spezifische genomische Regionen von Interesse basierend auf den Forschungszielen zu amplifizieren.
PCR-Amplifikation – Die Zielregionen werden aus der Proben-DNA amplifiziert, um hochgradige Amplicons zu erzeugen.
Bibliothekskonstruktion und Sequenzierung – Amplicons werden mit Adaptern ligiert und zu Sequenzierungsbibliotheken vorbereitet, die dann mit Plattformen wie Illumina oder PacBio sequenziert werden.
Datenanalyse – Sequenzierungsdaten werden für die Ausrichtung, Variantenbestimmung, Sequenzassemblierung oder taxonomische Klassifikation verarbeitet.

Dieses Verfahren eignet sich ideal für die Hochdurchsatzdetektion von Mutationen über mehrere Proben hinweg und ermöglicht die gleichzeitige Untersuchung von Hunderten bis Tausenden von Amplicon-Loci.

The workflow and key steps involved in amplicon sequencing

Warum Amplicon-Sequenzierung verwenden?

Die Amplicon-Sequenzierung ist ein äußerst effizientes und kostengünstiges gezieltes Sequenzierungsverfahren, das sich ideal für die eingehende Analyse spezifischer genomischer Regionen, mikrobieller Gemeinschaften oder funktioneller Genelemente eignet. CD Genomics bietet umfassende, anpassbare Amplicon-Sequenzierungslösungen und unterstützt Ihre Forschung von der Primer-Design bis zur bioinformatischen Analyse.

Hochgradig zielgerichtet & genau
Durch die Amplifikation nur der interessierenden Regionen mit spezifischen Primern gewährleistet dieses Verfahren eine präzise Variantenerkennung mit hoher Sensitivität – ideal für locus-spezifische Validierungen und funktionale Studien.
Hoher Durchsatz & Multiplexing
In der Lage, Hunderte bis Tausende von Zielregionen pro Durchlauf zu analysieren, wodurch es sich für großangelegte Screenings, die Profilierung mikrobieller Vielfalt und die parallele Probenverarbeitung eignet.
Plattformflexibilität & breites Amplicon-Spektrum
Kompatibel mit sowohl Illumina (Short-Read) als auch PacBio (Long-Read) Plattformen. Unterstützt Amplicons von 100 bp bis zu 10 kb und erfüllt eine Vielzahl von Forschungsbedürfnissen.
Empfindlich gegenüber Varianten mit niedriger Häufigkeit
Mit ultratiefen Sequenzierungen ist es hervorragend geeignet, niedrigfrequente somatische Mutationen zu erkennen und komplexe mikrobielle Mischungen aufzulösen, sodass wichtige Erkenntnisse nicht übersehen werden.

Amplicon-Sequenzierung vs. Andere NGS-Methoden

Merkmal	Amplicon-Sequenzierung	Gezielte Erfassungssequenzierung	Whole Genome Sequencing (WGS) - Gesamtes Genom-Sequenzierung (WGS)
Zielregion	Spezifische PCR-amplifizierte Loci	Breitere Regionen über hybride Sonden	Ganzes Genom
Sequenzierungstiefe	Ultra-tief (>1000×)	Mäßig bis tief (200–800×)	Niedrig bis moderat (~30×)
Datenvolumen / Kosten	Niedrig	Mittel	Hoch
Empfindlichkeit der Variantenentdeckung	Hoch (ideal für seltene/niedrigfrequente Varianten)	Mittel	Niedrig bis mittel
Anwendungsfälle	16S/18S/ITS , CRISPR-Validierung Antikörperrepertoire	Krebs-Panels, Gene für seltene Krankheiten	Populationsgenetik strukturelle Varianten

Die Wahl der richtigen Amplicon-Sequenzierungsplattform und Leselänge

Bei CD Genomics bieten wir drei Amplicon-Sequenzierungsoptionen an, die auf Ihre Ampliconlänge, Forschungsziele und Datenanforderungen zugeschnitten sind:

Sequenzierungstyp	Ampliconlänge	Plattform	Leseumfang	Typische Anwendungen
Standard-Amplicon-Sequenzierung	100–250 bp	Illumina MiSeq	2×150 bp	SNP-Genotypisierung , Bearbeitung der Standortvalidierung, schnelle Belastungsprüfung
Mittel-Lange Amplicon-Sequenzierung	250–550 bp	Illumina MiSeq / NextSeq	2×250 bp oder 2×300 bp	Hochvariablen Regionen (z.B. 16S V3-V4), Antikörper schwere/leichte Ketten
Lange Amplicon-Sequenzierung	>550 bp bis zu ~10 kb	PacBio Sequel	HiFi CCS (hochpräzise Langlesungen)	Vollständig 16S/ITS , gepaarte Antikörperketten, Phasierung von Varianten

Plattform-Highlights:

Illumina-Plattform: Bietet hohe Sequenziergenauigkeit; ideal für kurze bis mittellange Amplicons. Unterstützt hohe Multiplexkapazität, was sie gut für Hochdurchsatzstudien geeignet macht.
PacBio PlattformErmöglicht Langzeit-, hochauflösende Sequenzierung. Am besten geeignet für strukturell komplexe oder lange Amplicons, die eine Phasierung oder vollständige Analyse erfordern.

Empfehlungen:

Für Amplicons <250 bp empfehlen wir die Illumina-Paarendsequenzierung 2×150 bp.
Für Amplicons zwischen 250–550 bp empfehlen wir Illumina 2×250 bp oder 2×300 bp Konfigurationen.
Für Amplicons >550 bp oder Projekte, die vollständige Sequenzen erfordern, empfehlen wir die PacBio-Plattform mit HiFi (High-Fidelity) Reads für eine genaue Sequenzierung auf Einzelmolekülebene.

Unser Amplicon-Sequenzierungsprozess: Von der Beratung bis zur Berichterstattung

Unser modularer Workflow gewährleistet eine standardisierte Qualitätskontrolle in jedem Schritt und ermöglicht flexible Anpassungen basierend auf den Projektanforderungen:

Projektberatung

Ziele definieren

Wählen Sie die Sequenzierungsplattform und -tiefe aus.

Workflow bestätigen

Mustereinreichung & Qualitätskontrolle

Musteranmeldung

DNA/PCR-Qualitätskontrolle

Optionale PCR-Amplifikationsdienstleistung

Bibliotheksvorbereitung

Adapter-Ligation

Indizierung und Pooling

Bibliotheksqualitätsprüfung

Sequenzierung

Illumina- oder PacBio-Plattformen

Kurze oder lange Texte

Anpassbare Sequenzierungstiefe

Bioinformatik & Berichterstattung

Datenqualitätskontrolle

Variantenerkennung und taxonomische Analyse

Lieferung des Abschlussberichts

Erhalten Sie Ihr sofortiges Angebot

Forschungsanwendungen der Amplicon-Sequenzierung

Unsere Amplicon-Sequenzierungsdienste werden in verschiedenen Forschungsbereichen breit angewendet und ermöglichen eine präzise und effiziente Analyse von genomischen Variationen und komplexen Sequenzinformationen. Zu den wichtigsten Anwendungsbereichen gehören:

Genetische Variantenentdeckung
Genaues Identifizieren von SNPs, somatischen Mutationen und komplexen genetischen Varianten zur Unterstützung verschiedener genetischer Studien und Genotypisierungen.
Mikrobiomforschung
Sequenzierung von 16S rRNA, 18S rRNA und ITS-Regionen zur Analyse der mikrobiellen Vielfalt, phylogenetischen Profilierung und ökologischen Studien.
Immunrepertoire-Sequenzierung
Gezielte Sequenzierung von Antikörper-Schwer- und Leichtketten zur Unterstützung der Immunvielfaltsprofilierung und der Entwicklung therapeutischer Antikörper.
Validierung der Genbearbeitung
Bewertung der Effizienz der CRISPR/Cas9-Bearbeitung und der Off-Target-Effekte, um Genauigkeit und Zuverlässigkeit in Genom-Editing-Experimenten sicherzustellen.
Funktionales Gen-Screening
Hochdurchsatz-Screening spezifischer Genregionen zur Unterstützung von Genfunktionsstudien und der Entdeckung neuer Ziele.
Plasmidbibliotheksanalyse
Umfassende Analyse von Plasmidbibliotheken hinsichtlich Vielfalt und struktureller Merkmale zur Unterstützung von molekularer Klonierung und Gentechnik.

Amplicon-Sequenzierung Bioinformatik- und Datenanalyse-Dienste

Wir bieten umfassende und anpassbare Lösungen an. Bioinformatik Lösungen für Amplicon-Sequenzierungsprojekte, die sowohl Kurz- als auch Langlese-Sequenzierungsplattformen unterstützen. Unsere Dienstleistungen helfen Kunden, den vollen Wert ihrer Daten zu erschließen und eine genaue Variantenbestimmung sowie funktionale Interpretation zu erreichen.

Bioinformatics pipeline for analyzing amplicon sequencing data

Kurzlese-Amplikon-Sequenzierung (Illumina) Analyse

Datenqualitätskontrolle und -vorverarbeitung
Entfernung von Adaptersequenzen und niedrigqualitativen Reads, Zusammenführung von Paar-End-Reads zur Sicherstellung hochwertiger Daten.
Rauschunterdrückung & Variantenentdeckung
Fortgeschrittene Algorithmen (z. B. DADA2, UNOISE) zur Geräuschentfernung und Chimärenfilterung; genaue Identifizierung von SNPs und Indels.
Taxonomische Annotation und Klassifikation
Hocheffiziente Artenannotation basierend auf 16S, 18S, ITS und anderen kuratierten Datenbanken.
Diversitätsanalyse
Alpha- und Beta-Diversitätsbewertungen zur Unterstützung des Vergleichs der mikrobiellen Gemeinschaftsstruktur und ökologischer Statistiken.
Funktionale Vorhersage und Pfadanalyse
Systematische Vorhersage der Genfunktion zur Aufdeckung potenzieller biologischer Funktionen und Stoffwechselwege.
Datenvisualisierung & Berichterstattung
Reiche grafische Ausgaben und intuitive Berichte zur Förderung eines tiefen Verständnisses der Sequenzierungsergebnisse.

Long-Read Amplicon-Sequenzierung (PacBio / ONT) Analyse

Hochgenaue Langlesekorrektur
CCS (Circular Consensus Sequencing) und Fehlerkorrekturalgorithmen verbessern die Lesegenauigkeit und Datenzuverlässigkeit.
Vollständige Amplicon-Assemblierung
Erhalten Sie vollständige Amplicon-Sequenzen ohne die Notwendigkeit des Zusammenfügens, was eine genaue Erkennung von komplexen und langreichweitigen Varianten ermöglicht.
Phasierung und Erkennung struktureller Varianten
Erkennen Sie SNPs, Indels und strukturelle Varianten aus Voll-Längen-Reads, die eine hochauflösende Varianten-Phasierung unterstützen.
Hochauflösende taxonomische und funktionale Annotation
Arten- und Genfunktionsannotation in höherer Auflösung basierend auf vollständigen Sequenzausrichtungen.
Fortgeschrittene Profilierung mikrobieller Gemeinschaften
Nutzen Sie vollständige Lesevorgänge für eine umfassende Analyse der mikrobiellen Gemeinschaft und funktionalen Vielfalt.
Benutzerdefinierte Berichterstattung
Die Ergebnisse umfassen Karten von strukturellen Variationen, detaillierte Informationen zu vollständigen Varianten und eine umfassende funktionale Interpretation zur Unterstützung wissenschaftlicher Veröffentlichungen.

Musteranforderungen und Qualitätsrichtlinien für Amplicon-Sequenzierung

Um hochwertige Sequenzierungsergebnisse zu gewährleisten, bietet CD Genomics klare Richtlinien für Probenarten und Eingabebedürfnisse. Nachfolgend finden Sie eine schnelle Referenz für empfohlene Mengen und Qualitätskriterien:

Probenart	Empfohlene Eingabe	Reinheit (OD260/280)	Anforderungen	Notizen
Reinige PCR-Produkte	≥1 µg (min. 500 ng)	1,8–2,0	≥20 ng/μL; hochqualitativ; Größe entspricht den Plattform-Spezifikationen	Einzelnes, spezifisches Band; keine unspezifischen Produkte
Unreinigte PCR-Produkte	Variable	—	Akzeptabel, aber eine Reinigung wird dringend empfohlen für eine optimale Sequenzierungsqualität.	—
Fragmentierte DNA	Ausreichende Menge	—	Erfordert einheitliche Größe und Kompatibilität mit der Zielregion.	Für spezifische Amplicon-Strategien
Genomische DNA (gDNA)	≥500 ng	1,8–2,0	Hohe Reinheit; ≥20 ng/μL; keine Zersetzung	Ideal für PCR-basierte Amplifikation
Restriktionsenzym-Schnitte	Angemessene Menge	—	Vollständige Verdauung; frei von Hemmstoffen	Geeignet für die nachgelagerte Bibliotheksvorbereitung
Plasmide	Angemessene Menge	—	Muss gereinigt werden; Integrität des Ziel-Insert sicherstellen.	—

💡 Hinweis: Dies sind allgemeine Empfehlungen. Für projektspezifische Bedürfnisse kontaktieren Sie bitte unser technisches Team für maßgeschneiderte Beratung.

Warum CD Genomics für Amplicon-Sequenzierung wählen?

CD Genomics ist auf die Bereitstellung von hochwertigen, hochdurchsatzfähigen Amplicon-Sequenzierungsdiensten spezialisiert und nutzt fortschrittliche Illumina- und PacBio-Plattformen, um unterschiedlichen Anforderungen an Ampliconlängen und -komplexität gerecht zu werden. Wir sind bestrebt, genaue und zuverlässige Daten zur Variantenanalyse bereitzustellen, die genomische Forschung, Mikrobiomstudien und funktionale Gen-Screenings in verschiedenen Bereichen unterstützen.

Plattformübergreifende Technologiestützung
Umfassende Abdeckung von Hunderten bis zu Zehntausenden von Basenpaaren unter Verwendung von Illumina-Short-Reads und PacBio-Long-Reads, die verschiedene experimentelle Designs berücksichtigen.
Überlegene Datenqualität und Genauigkeit
Strenge Qualitätskontrollprozesse gewährleisten eine hohe Abdeckung und eine tiefe Sequenzierungstiefe für die präzise Erkennung von Varianten mit niedriger Frequenz.
Angepasste bioinformatische Analyse
Professionelle Sequenzassemblierung, Variantenentdeckung und funktionale Annotation mit intuitiven Visualisierungsberichten, um Kunden zu helfen, wertvolle Erkenntnisse schnell zu gewinnen.
End-to-End Professionelle Unterstützung und Schnelle Reaktion
Erfahrene Teamleitung während der Projektgestaltung, der Qualitätskontrolle von Mustern, der Sequenzierung und der Datenlieferung, um eine effiziente und reibungslose Projektabwicklung zu gewährleisten.

Teilweise Ergebnisse sind unten aufgeführt:

Taxonomy distribution at Phylum classification level.

Die Taxonomieverteilung aller Proben auf der Phylum-Klassifikationsebene.

Species abundance heatmap showing sample distribution.

Artenhäufigkeit Wärmekarte.

Rarefaction curve (the above figure) and sequencing depth (the below figure) of sample reads.

Seltenheitskurve der sequenzierten Reads für Proben (Die obige Abbildung) & Die Tiefe der Sequenzierungsproben (Die untere Abbildung).

$Boxplot analysis for Bray Curtis(A), Jaccard(B), unweighted unifrac (C), and weighted unifrac (D).$

Boxplot-Analyse basierend auf Bray-Curtis (A), binärem Jaccard (B), ungewichteten Unifrac (C) und gewichteten Unifrac (D).

$PCoA analysis based on Bray Curtis(A), Jaccard(B), unweighted unifrac (C), and weighted unifrac (D).$

PCoA-Analyse basierend auf Bray-Curtis (A), binärem Jaccard (B), ungewichteten Unifrac (C) und gewichteten Unifrac (D).

UPGMA clustering tree for sample relationships and grouping.

UPGMA-Baum.

Proportion comparison of treated vs. control group samples.

Mittelwert der behandelten und Kontrollgruppe.

Cladogram showing phylogenetic tree of sample data.

Kladogram.

LDA score plot representing sample group differentiation.

LDA-PUNKTZAHL.

1. Was ist der Unterschied zwischen gezielter Sequenzierung und Amplicon-Sequenzierung?

Amplicon-Sequenzierung umfasst die PCR-Amplifikation spezifischer genomischer Regionen, gefolgt von der Sequenzierung, was hohe Spezifität und Zielgenauigkeit gewährleistet aufgrund des präzisen Designs der Primer. Sie ist besonders geeignet für die Analyse kleiner, definierter Regionen des Genoms, wie zum Beispiel bei der Analyse genetischer Variationen und der mikrobiellen Profilierung. Im Gegensatz dazu, gezielte Sequenzierung umfasst Methoden wie Hybrid-Capture und probe-basierte Anreicherung, um gezielt größere genomische Regionen oder mehrere Gene ohne vorherige Amplifikation zu sequenzieren. Dies ermöglicht eine umfassendere Analyse der ausgewählten Bereiche, kann jedoch je nach Effizienz des Anreicherungsprozesses variable On-Target-Raten aufweisen. Die Amplicon-Sequenzierung erreicht aufgrund ihrer Natur überlegene On-Target-Raten im Vergleich zu anderen gezielte Sequenzierung Methoden, wobei diese Effizienz auf das präzise Design von Primern zurückzuführen ist. Dieser Ansatz findet besondere Anwendung in Aufgaben wie Genotypisierung durch Sequenzierung sowie die Erkennung von Keimbahn-einzelnen Nukleotid-Polymorphismen (SNPs), Insertionen und Deletionen (Indels) sowie bekannten genetischen Fusionen.

2. Was sind die Hauptanwendungen der Amplicon-Sequenzierung?

Die Amplicon-Sequenzierung dient als entscheidendes Werkzeug in verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die folgenden Anwendungen:

Genetische Variationsanalyse: Aufdeckung von Einzel-Nukleotid-Polymorphismen (SNPs), Insertionen, Deletionen und anderen erblichen genetischen Modifikationen.
Mikrobiom-Untersuchungen: Profilierung mikrobieller Gemeinschaften durch Sequenzierung von Marker-Genen wie der 16S ribosomalen RNA.
Onkologische Untersuchung: Erkennung somatischer Mutationen und genetischer Modifikationen in Tumorproben.
Forschung zu erblichen Krankheiten: Untersuchung der genetischen Grundlagen von Erbkrankheiten.
Umweltuntersuchungen: Bewertung der Biodiversität und Identifizierung spezifischer Organismen innerhalb von Umweltproben.

3. Was ist der Unterschied zwischen Amplicon-Sequenzierung und Whole-Genome-Sequenzierung (WGS)?

Die Amplicon-Sequenzierung zielt auf spezifische genomische Regionen ab, indem sie diese mit PCR amplifiziert, bevor sie sequenziert werden. Dies ermöglicht eine hohe Spezifität und Tiefe bei der Analyse kleiner, definierter Regionen, wie zum Beispiel bei der Erkennung von Mutationen oder der Profilerstellung mikrobieller Gemeinschaften. Im Gegensatz dazu, Whole-Genome-Sequenzierung (WGS) Sequenzen das gesamte Genom ohne vorherige Selektion oder Amplifikation und bietet einen umfassenden Überblick über alle genetischen Informationen, was ideal ist, um neuartige Varianten zu entdecken und ein vollständiges genetisches Profil zu erhalten, jedoch ressourcenintensiver ist und weniger auf spezifische Interessensgebiete fokussiert ist.

4. Wie wählen Sie die Zielregionen für die Amplicon-Sequenzierung aus?

Die Auswahl der Zielsegmente in der Amplicon-Sequenzierung hängt von den Zielen der Studie und der biologischen Bedeutung dieser Segmente ab. Wichtige Faktoren sind Assoziationen mit Krankheiten, genetische Marker, Regionen mit bemerkenswerter Variabilität und funktionale Relevanz. Die Zusammenarbeit mit Bioinformatikern und die Nutzung von Datenbanken wie dbSNP und ClinVar können die präzise Identifizierung der Zielregionen erleichtern.

5. Welche Arten von bioinformatischen Analysen können mit Amplicon-Sequenzierungsdaten durchgeführt werden?

Variantenidentifikation: Erkennung von SNPs, Insertionen, Deletionen und verschiedenen genetischen Variationen.
Analyse der mikrobiellen Vielfalt: Bewertung der Zusammensetzung und Häufigkeit mikrobieller Konsortien.
Phylogenetische Untersuchung: Erforschung der evolutionären Verbindungen zwischen Sequenzen.
Funktionale Erläuterung: Assoziation genetischer Variationen mit plausiblen funktionalen Implikationen.

6. Kann die Amplicon-Sequenzierung seltene Varianten nachweisen?

Zweifellos zeigt die Amplicon-Sequenzierung eine bemerkenswerte Sensitivität, die die Erkennung seltener Varianten bei niedrigen Vorkommen ermöglicht. Diese Eigenschaft macht sie anwendbar für Situationen wie das Auffinden von Mutationen bei Krebs und die Bewertung der mikrobiellen Vielfalt.

7. Wie stellt CD Genomics den Sequenzierungserfolg in Regionen mit hohem GC-Gehalt sicher?

Wir verwenden eine 3-Schichten-Strategie, um Ertrag und Genauigkeit zu maximieren:

Optimierte Bibliotheksvorbereitung:
Methylierungsadaptive Polymerasen reduzieren die GC-Bias während der Amplifikation.
Verbesserte QC-Überwachung:
Echtzeit-Nanoporen-Sensorik gewährleistet intakte, hochwertige Fragmente.
Bioinformatik-Korrektur:
Fortgeschrittene Algorithmen kompensieren die GC-skeptische Häufigkeit in nachgelagerten Daten.

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Mikrobielle Anpassung und Reaktion auf hohe Ammoniakkonzentrationen und Niederschläge während der anaeroben Vergärung unter psychrophilen und mesophilen Bedingungen

Tagebuch: Wasserforschung

Veröffentlicht: 1. Oktober 2021

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Hintergrund

Hohe Ammoniakkonzentrationen (TAN >1,5 g/L) sind eine Hauptursache für die Hemmung von Methan in der anaeroben Vergärung (AD), insbesondere unter mesophilen (37 °C) und psychrophilen (22,6 °C) Bedingungen. Phosphatniederschläge (z. B. Struvit) verschärfen den Systemzusammenbruch weiter und reduzieren den Methanertrag um über 50 %. Diese Studie ist wegweisend in der Erforschung der mikrobiellen Ammoniak-Anpassungsmechanismen in psychrophilen Reaktoren und analysiert die langfristigen Auswirkungen von Niederschlägen auf methanogene Gemeinschaften.

Projektziele

Mikrobielle AnpassungEntdecken Sie die mikrobiellen Reaktionen auf hohen TAN (4.000 mg/L) in psychrophilen vs. mesophilen AD.
Schlüssel-Konsortium-IdentifikationIdentifizieren Sie ammoniak-tolerante Methanogene und präzipitationssensible Taxa.
Funktionale DynamikVerknüpfen Sie metagenomische Veränderungen mit Methanmetabolismuswegen.

CD Genomics Dienstleistungen

Als zentraler Genomik-Partner lieferte CD Genomics:

16S rRNA-Amplikon-Sequenzierung
Plattform: Illumina MiSeq PE300
Zielregion: V4-V5 hypervariabel (optimiert für die Detektion von Archaeen).
Primers: 515F (5′-GTGYCAGCMGCCGCGGTAA) / 926R (5′-CCGYCAATTYMTTTRAGTTT).
Datenmenge: ~30.000 Reads/Stichprobe (alle TAN-Anpassungsphasen abdeckend).
Ganzgenom Metagenomische Sequenzierung
Plattform: Illumina NovaSeq PE150.
Tiefe: 6 GB Rohdaten/probe (Anfangs- vs. Endproben).
DNA-Standards: Konzentration ≥50 ng/μL, 260/280-Verhältnis <1,8.
Bioinformatikanalyse
Pipeline: MG-RAST v4.0.3.
Taxonomie: SILVA (16S-Klassifikation), GenBank (Metagenomklassifikation).
Funktionale Annotation: KEGG/Subsysteme-Datenbanken (e-Wert ≤10⁻²⁵, 90% Identität).
Diversitätsmetriken: Shannon-Index, PCoA (Bray-Curtis-Distanz).

Wesentliche Ergebnisse

Ammoniak-Anpassung in einem psychrophilen Reaktor
- Dominante Methanogenverschiebung:
  - Bei TAN >3 g/L erreichte Methanocorpusculum eine relative Häufigkeit von 71 % (Metagenomdaten) und wurde der dominante hydrogenotrophe Methanogen (Abb. 5a).
  - Der bakterielle Konsortium verschob sich zu Enterococcaceae (Firmicutes) und stieg von 0,1 % auf 80 % Abundanz (Abb. 4a).
- Funktionale Resilienz:
  - Die KEGG-Analyse zeigte eine erhöhte Methanmetabolismus-Genaktivität (z. B. Umwandlung von Methylverbindungen) unter hohem TAN (Abb. 8).
Niederschlagsinduzierter Zusammenbruch in mesophilen Reaktoren
- Methanerausbeute: Um mehr als 50 % nach der Bildung von Niederschlägen gesunken, ohne innerhalb von 50 Tagen eine Erholung.p<0,05).
- Methanogen-Depletion:
  - Annotierte Methanogen-Gene wurden von über 300.000 auf weniger als 2.500 Treffer reduziert (Metagenomdaten, Abb. 5b).
  - Artenersatz: Methanosarcina barkeri vertrieben M. mazei als das dominante ammoniak-tolerante Archaeon (Abb. 4b).
α-Diversität als Stabilitätsindikator
- Psychrophiler Reaktor: Die Vielfalt nahm nach erfolgreicher Ammoniak-Anpassung um 40% (Shannon-Index) ab (Abb. 3a).
- Mesophiler Reaktor: Stabile Diversität maskierte funktionalen Ausfall, belegt durch anhaltenden Methanrückgang (Abb. 3b).

Referenzierte Abbildungen

Alpha diversity and methane production in reactors under varying ammonia concentrations: (a) psychrophilic (R1-CO), (b) mesophilic (R2-WW) Abbildung 3. Alpha-Diversität und Methanertrag in experimentellen Reaktoren bei unterschiedlichen Ammoniakkonzentrationen (a) psychrophiler Reaktor (R1-CO) und (b) mesophiler Reaktor (R2-WW).

Taxonomic profiles of Bacteria and Archaea from 16S rRNA data across increasing ammonia levels Abbildung 4. Profile von Bakterien und Archaeen aus 16S rRNA-Amplikon-Daten zusammen mit dem schrittweisen Anstieg der Ammoniakwerte.

(a) Relative abundance of Archaea; (b) hit counts for Bacteria and Archaea in R1-CO and R2-WW anaerobic digesters. Abbildung 5. (a) Relative Häufigkeit des Archaea-Domains und (b) Anzahl der Treffer für Bakterien und Archaea-Domain in psychrophilen (R1-CO) und mesophilen (R2-WW) AD.

Gene copy number related to methane metabolism pathways (anabolic and catabolic) from KEGG annotations Abbildung 8. Anzahl der Genkopien für Methanmetabolismus (Anabolismus und Katabolismus) unter Verwendung der KEGG-Datenbank.

Implikationen

ProzessoptimierungBereichernd Methanocorpusculum In der psychrophilen anaeroben Digestion erhöht die Ammoniakverträglichkeit die Anforderungen an die Heizenergie.
RisikominderungStruvitniederschlag verursacht irreversible methanogene Hemmung, was eine Echtzeitüberwachung von Phosphat/pH erforderlich macht.
Biotechnologische Ressource: M. barkeri und Methanocorpusculum dienen als Kandidaten für die Entwicklung von ammoniakresistentem Inokulum.

Hier sind einige Publikationen, die erfolgreich mit unseren Dienstleistungen oder anderen verwandten Dienstleistungen veröffentlicht wurden:

Die unterschiedlichen Funktionen des Wildtyp- und R273H-Mutanten Δ133p53α regulieren unterschiedlich die Aggressivität von Glioblastomen und die durch Therapie induzierte Seneszenz.

Zeitschrift: Zellsterben & Krankheit

Jahr: 2024

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Hochdichte-Kartierung und Kandidatengenanalyse von Pl18 und Pl20 in Sonnenblumen durch Whole-Genome-Resequenzierung

Internationale Zeitschrift für Molekulare Wissenschaften

Jahr: 2020

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Identifikation von Faktoren, die für die m6A mRNA-Methylierung in Arabidopsis erforderlich sind, zeigt eine Rolle für die konservierte E3-Ubiquitin-Ligase HAKAI.

Journal: New Phytologist

Jahr: 2017

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Generierung eines hoch attenuierten Stammes von Pseudomonas aeruginosa für die kommerzielle Produktion von Alginat

Journal: Mikrobielle Biotechnologie

Jahr: 2019

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Kombinationen von Bakteriophagen sind wirksam gegen multiresistente Pseudomonas aeruginosa und erhöhen die Empfindlichkeit gegenüber Carbapenem-Antibiotika.

Journal: Viren