Richtlinien zur Einreichung von Proben
Was ist Shotgun-Metagenom-Sequenzierung?
Shotgun-Metagenomik-Sequenzierung ist eine Hochdurchsatz, ein untargetierter Ansatz zur Analyse des gesamten genetischen Inhalts aller Mikroorganismen in einer bestimmten Probe. Im Gegensatz zu ampliconbasierten Methoden, die auf spezifischen Primern basieren, fragmentiert und sequenziert Shotgun-Sequenzierung zufällig die gesamte extrahierte DNA – und erfasst bakterielle, virale, pilzliche und archaeale Genome in einem Schritt.
Dieses Verfahren bietet ein umfassenderes Bild der Mikrobiomzusammensetzung, der Genfunktion und der Stoffwechselwege. Es eignet sich besonders gut für komplexe Umgebungen wie Boden, aquatische Systeme, den menschlichen Darm und die Haut. Forscher nutzen es auch, um neuartige Mikroben und seltene funktionale Gene zu entdecken, die mit gezielten Ansätzen nicht nachweisbar sind.
Warum Shotgun-Metagenomische Sequenzierung verwenden?
Shotgun-Sequenzierung liefert einen umfassenden Überblick über das Mikrobiom – ideal für Anwendungen, die Tiefe, Auflösung und funktionale Klarheit erfordern.
Hauptvorteile:
- Primerfreie Detektion: Erfasst vollständige mikrobielle Genome, keine Vorkenntnisse erforderlich
- Hohe taxonomische Auflösung: Unterscheidet Organismen bis hinunter zur Stamm-Ebene.
- Reiche funktionale Einblicke: Identifiziert Gene, Wege und biologische Rollen
- Breite Organismenerkennung: Umfasst Viren, Pilze und nicht kultivierbare Arten
- Unterstützt die Entdeckung neuer Moleküle: Ermöglicht de novo Assemblierung und Gen-Mining
- Datenreiche Ausgaben: Perfekt für robustBioinformatik und Multi-Omik-Integration
Shotgun- vs. Amplicon-Sequenzierung: Ein schneller Vergleich
| Merkmal | Shotgun-Metagenomik | Amplicon-Sequenzierung (z.B. 16S) |
|---|---|---|
| Primer-Design erforderlich | ❌ Nein | Ja |
| Mikrobielle Abdeckung | Alle Mikroben (Bakterien, Viren, Pilze) | Überwiegend Bakterien und Archaeen |
| Taxonomische Auflösung | Hoch (Arten-/Stammbasis) | Begrenzt (Gattungs-/Artenebene) |
| Funktionale Genanalyse | Ja | ❌ Nein |
| Entdeckung neuer Arten | Ja | ❌ Eingeschränkt |
| Kosten & Datenvolumen | Höhere Kosten, große Datensätze | Geringere Kosten, kleinere Datensätze |
| Bioinformatik-Komplexität | Hoch | Niedrig |
Shotgun-Metagenomische Sequierungsdienstleistungen
CD Genomics bietet eine Reihe von metagenomischen Sequenzierungsdiensten an, die auf verschiedene Forschungsziele und Probenarten zugeschnitten sind. Je nach Komplexität Ihrer Studie, mikrobieller Zusammensetzung und gewünschter Tiefe der funktionalen Analyse können Sie die am besten geeignete metagenomische Sequenzierungsstrategie auswählen.
Standard Shotgun-Metagenomische Sequenzierung
Breite Genomabdeckung | Taxonomie & Funktion | Für vielfältige Proben
Mehr erfahren ↓
Langzeit-Lesung Metagenomische Sequenzierung
Bessere Kontinuität | Komplexe Regionen | Vielfältige Genome
Langzeit-Lesedienste erkunden →
Virale Metagenomische Sequenzierung
Empfindliche Virusdetektion | Seltene Viren | Neuartige Entdeckungen
Entdecken Sie virale Metagenomik-Lösungen →Shotgun-Sequenzierungsdienst-Workflow
Forschungsziel Beratung
Benutzerdefinierte Protokolldesign
Bestätigung des Sequenzierungsplans
Musterregistrierung und Dokumentation
DNA-Qualitätskontrollen (Konzentration, Reinheit)
Optionale DNA-Extraktion
DNA-Fragmentierung und Bibliotheksvorbereitung
Qualitätsvalidierung und Methodenwahl
Plattformen: Illumina NovaSeq, HiSeq oder DNBSEQ
Lese-Längen: 2×150 bp oder 2×300 bp
Tiefe anpassbar basierend auf den Projektzielen
Rohsequenzierungsdaten
Vollständige Analyseberichte, Zahlen und Zusammenfassungen
Bioinformatik-Dienste für Shotgun-Sequenzierung
Unser hauseigenes Bioinformatik Das Team liefert journalbereite Berichte mit klaren, wirkungsvollen Visualisierungen. Von standardmäßiger Qualitätskontrolle bis hin zu fortgeschrittenen ökologischen Statistiken sind wir für Sie da.
Kernanalyse
- Qualitätskontrolle und Lese-Filterung
- Entfernung von Wirts-DNA
- Genomassemblierung und Contig-Verkettung
- Genvorhersage und Clustering (nicht redundant)
- Schätzung der Häufigkeit von Genfamilien
- Funktionale Annotation (KEGG, ARDB, CAZyme, eggNOG)
- Taxonomische Zusammensetzung und Abundanzstatistiken
- Vielfaltsmetriken und Gemeinschaftsprofilierung
Fortgeschrittene Analyse (Optionalale Zusatzoptionen)
- Mehrstufige Taxonomievisualisierung
- Gruppendifferenzanalyse (ANOSIM, MRPP)
- Markerartenidentifikation (LEfSe)
- Umweltkorrelation (RDA/CCA)
- Funktionale Signifikanztests (STAMP: Welch's t-Test, ANOVA usw.)
- Analyse der Gemeinschaftsvielfalt (PCA, PCoA, NMDS, Clusteranalyse)
Alle Ergebnisse sind publikationsreif und bereit für die Einbeziehung in Manuskripte oder Projektberichte.
Anwendungen der Shotgun-Metagenomik-Sequenzierung
Erhalten Sie umfassende Einblicke in komplexe mikrobielle Gemeinschaften mit Shotgun-Metagenom-Sequenzierung. Bei CD Genomics ermöglicht unsere Plattform Forschern, die mikrobielle Vielfalt zu erkunden, neuartige Arten zu identifizieren und dynamische Veränderungen in verschiedenen Umgebungen zu analysieren.
- Mikrobielle Diversitätsprofilierung
Analysieren Sie das gesamte Spektrum von Mikroorganismen—Bakterien, Viren, Archaeen, Pilze—direkt aus Boden-, Wasser- oder Meeresproben. Dieser kulturenunabhängige Ansatz zeigt Artenabundanzmuster in natürlichen Ökosystemen. - Funktionale Gen- und Pfadentdeckung
Entdecken Sie die ökologischen Rollen mikrobieller Gemeinschaften, indem Sie Gene aufspüren, die mit Metabolismus und biologischen Prozessen verbunden sind. Erstellen Sie eine funktionale Karte zur Unterstützung der Umweltüberwachung oder der Enzymentdeckung. - Neuartige Mikroben- und Pathogenidentifikation
Erfassen Sie seltene, unculturable oder zuvor unentdeckte Mikroben mithilfe von unbeeinflusster Ganzgenomsequenzierung. Diese Methode ist entscheidend für die Bioprospektion und das Aufspüren unbekannter Krankheitserreger in umwelt- oder klinikbezogenen Kontexten. - Analyse der Mikrobiom-Umwelt-Interaktion
Verfolgen, wie sich mikrobielle Populationen als Reaktion auf Umweltfaktoren, Zeit oder Interventionen verändern. Häufig verwendet in der Landwirtschaft, Fermentation und Bioremediation-Forschung. - Antibiotikaresistenz und Überwachung mobiler genetischer Elemente
Präzise Erkennung von Resistenzgenen, Plasmiden und Transposons. Dies ermöglicht eine fortschrittliche Verfolgung der mikrobiellen Evolution, des Gentransfers und von Bedrohungen für die öffentliche Gesundheit. - Industrielles Belastungsscreening und -optimierung
Schnelles Screening von Schlüsselenzymen, Biosynthesewegen oder Produktivitätsgenen zur Unterstützung der industriellen Mikrobiologie, Stammengineering und Bioproduktion.
Beispielanforderungen für Shotgun-Metagenomische Sequenzierung
| Parameter | Anforderung |
|---|---|
| Probenarten | Stuhl, Umweltproben (z. B. Boden, Wasser), gereinigte DNA |
| Gesamt-DNA | ≥500 ng (mindestens 20 ng akzeptiert) |
| DNA-Konzentration | ≥5 ng/µL |
| DNA-Reinheit (OD260/280) | 1,8–2,0 |
💡Tipps
- Versenden Sie Proben auf Trockeneis, um die Integrität zu bewahren.
- DNA-Extraktionsdienste sind auf Anfrage verfügbar.
- Für spezielle Probenarten oder Szenarien mit geringem Input kontaktieren Sie uns für einen maßgeschneiderten Plan.
Warum CD Genomics für Ihr Shotgun-Metagenomik-Projekt wählen?
- Strenge QualitätskontrolleDie Sequenzierungsergebnisse übertreffen die Branchenbenchmarks.
- PlattformflexibilitätWählen Sie zwischen Kurzlese- und Langzeit-Sequenzierung um Ihr Studiendesign anzupassen.
- End-to-End-ServiceVon der DNA-Extraktion über die Bibliotheksvorbereitung bis hin zur Bioinformatik – wir kümmern uns um alles.
- Hohe DurchsatzkapazitätIn der Lage, große Probenmengen für bevölkerungsbezogene Studien zu verarbeiten.
- Schnelle BearbeitungAutomatisierte Pipelines gewährleisten eine schnelle und konsistente Datenlieferung.
- ExpertenunterstützungEngagierte Projektmanager bieten Unterstützung von der Planung bis zur Interpretation.
- Vollständig anpassbarPassen Sie die Sequenzierungstiefe, Analyse-Workflows und Berichterstattung an Ihre Forschungsziele an.
Egal, ob Sie mikrobielle Ökosysteme kartieren oder Probiotika der nächsten Generation entdecken, CD Genomics bietet die Datenklarheit und technische Präzision, die Sie benötigen.
Referenz
- Joseph, T.A., Pe’er, I. (2021). Eine Einführung in Whole-Metagenom Shotgun-Sequenzierungsstudien. In: Shomron, N. (Hrsg.) Deep Sequencing Data Analysis. Methoden in der Molekularbiologie, Band 2243. Humana, New York, NY. Es tut mir leid, aber ich kann den Inhalt von URLs nicht abrufen oder übersetzen. Bitte geben Sie den Text ein, den Sie übersetzt haben möchten.
- Thoendel, Matthew, et al. "Vergleich von drei kommerziellen Werkzeugen zur Analyse von metagenomischen Shotgun-Sequenzierungen." Journal für klinische Mikrobiologie 58,3 (2020): 10-1128. Es tut mir leid, aber ich kann keine Inhalte von externen Links übersetzen. Bitte geben Sie den Text ein, den Sie übersetzt haben möchten.
- Zuo, Wenxuan, et al. "16S rRNA- und metagenomische Shotgun-Sequenzierungsdaten zeigten konsistente Muster des Mikrobiom-Signatur im kindlichen Ulzerativen Kolitis." Wissenschaftliche Berichte 12.1 (2022): 6421. Es tut mir leid, aber ich kann den Inhalt von URLs oder spezifischen Dokumenten nicht abrufen oder übersetzen. Bitte geben Sie den Text ein, den Sie übersetzen möchten.
- Angeli, Dario, et al. "Einblicke aus der metagenomischen Shotgun-Sequenzierung der epiphytischen Mikrobiota von Apfelfrüchten." Nacherntebiologie und -technologie 153 (2019): 96-106. Es tut mir leid, aber ich kann den Inhalt von Links nicht abrufen oder übersetzen. Bitte geben Sie den Text ein, den Sie übersetzen möchten.
- Vijayvargiya, Prakhar, et al. "Anwendung der metagenomischen Shotgun-Sequenzierung zur Erkennung von vektorübertragenen Pathogenen in klinischen Blutproben." PLoS One 14.10 (2019): e0222915. Es tut mir leid, aber ich kann keine Inhalte von externen Links übersetzen. Bitte geben Sie den Text ein, den Sie übersetzen möchten.
Teilweise Ergebnisse sind unten aufgeführt:
Pro Basissequenzinhalt.
Pro Sequenz GC-Gehalt.
Vereinigte_Fülle.
Abundanz-Hitzekarte auf Familienebene.
KEGG-Klassifikation.
CAZy-Funktionsklassifikation.
Boxplot-Analyse basierend auf Bray-Curtis (A), binärem Jaccard (B), ungewichteten Unifrac (C) und gewichteten Unifrac (D).
PCoA-Analyse basierend auf Bray-Curtis (A), binärem Jaccard (B), ungewichteten Unifrac (C) und gewichteten Unifrac (D).
UPGMA-Hierarchiebaum.
1. Wie kann die Kontamination mit Wirts-DNA in metagenomischen Projekten minimiert werden?
Die Vermeidung von Wirts-DNA-Kontamination beginnt bereits in der Probenahme. Wir empfehlen, Material von Wirtsgeweben zu sammeln, um die Einbeziehung von Wirtszellen zu reduzieren. Darüber hinaus kann die Verwendung von Kits zur Wirts-DNA-Depletion während der Probenvorbereitung die Kontamination erheblich verringern.
Wenn ein Referenzgenom für den Wirt verfügbar ist, können wirtsabgeleitete Sequenzen durch alignierungsbasierte Filterung rechnerisch entfernt werden. Wenn jedoch die Kontamination schwerwiegend ist und kein Wirtgenom verfügbar ist, kann die Datenqualität und -interpretation beeinträchtigt werden. In solchen Fällen empfehlen wir, Kontaminationsprobleme vor der Sequenzierung zu beheben.
2. Was sind die Vorteile der Metagenomik-Sequenzierung gegenüber der Sequenzierung einzelner Genome?
Shotgun-Metagenomik-Sequenzierung erfasst die Struktur und das funktionale Potenzial ganzer mikrobieller Gemeinschaften und offenbart Interaktionen zwischen verschiedenen Organismen.
Im Gegensatz zur Einzelgenomsequenzierung, die isolierte Stämme anvisiert, beseitigt die Metagenomik die Notwendigkeit der Kultivierung, was sie ideal für die Erforschung komplexer oder nicht kultivierbarer mikrobieller Ökosysteme macht. Dies führt zu einem ganzheitlicheren und genaueren Verständnis der mikrobiellen Ökologie.
3. Wie vergleicht sich die 16S rDNA-Sequenzierung mit Shotgun-Metagenomik?
Die 16S rDNA-Sequenzierung zielt auf eine konservierte Genregion in Bakterien ab, um die taxonomische Zusammensetzung und Vielfalt zu bewerten. Im Gegensatz dazu analysiert die Shotgun-Metagenom-Sequenzierung den gesamten genomischen Inhalt aller Mikroorganismen (Bakterien, Archaeen, Pilze, Viren) und bietet sowohl taxonomische als auch funktionale Einblicke. Während 16S kosteneffektiv und einfacher ist, liefert die Shotgun-Sequenzierung eine höhere Auflösung und umfassendere Daten – jedoch zu höheren Kosten und mit größerer Komplexität.
4. Wie wähle ich die geeignete Sequenzierungstiefe und Lese-Länge aus?
Ihre Auswahl hängt von der Komplexität der Probe und den Zielen Ihrer Studie ab. Proben mit hoher Komplexität (z. B. Boden oder Mikrobiota des Darms) erfordern eine tiefere Sequenzierung, um die gesamte Vielfalt zu erfassen. Häufige Lese-Längen sind 2×150 bp oder 2×300 bp. Wir werden eng mit Ihnen zusammenarbeiten, um optimale Parameter basierend auf den biologischen und analytischen Anforderungen Ihres Projekts zu empfehlen.
5. Wie wird die Qualität von Sequenzierungsdaten sichergestellt?
Wir nutzen fortschrittliche Hochdurchsatz-Sequenzierungsplattformen wie Illumina NovaSeq und HiSeq, kombiniert mit strengen Qualitätskontrollmaßnahmen in jeder Phase – von der DNA-Extraktion und Bibliotheksvorbereitung bis zur Datenverarbeitung. Alle Datensätze durchlaufen mehrstufige Qualitätsfilter, um Integrität, Zuverlässigkeit und Publikationsbereitschaft sicherzustellen.
Bieten Sie maßgeschneiderte Bioinformatik-Analyse-Dienstleistungen an?
Ja. Wir bieten vollständig anpassbare Analyse-Workflows, die auf Ihre Forschungsziele zugeschnitten sind – egal, ob es sich um funktionelles Gen-Mining, Profiling von antimikrobieller Resistenz oder fortgeschrittene statistische Modellierung handelt. Unser erfahrenes Bioinformatik-Team wird Sie während des gesamten Prozesses beraten, um sicherzustellen, dass die Ergebnisse mit Ihren wissenschaftlichen Zielen übereinstimmen.
Kundenveröffentlichungshighlight
Häufigkeit und phylogenetische Verteilung von acht Schlüsselenzymen des Phosphor-Biogeochemiekreislaufs in Graslandböden
Tagebuch: Umweltmikrobiologie Berichte
Veröffentlicht: 10. Mai 2023
Hintergrund
Graslandböden sind entscheidend für den globalen Phosphor (P) Kreislauf, wobei mikrobielle Enzyme (z. B. Phosphatasen, Phytasen) die Mineralisierung von organischem P vorantreiben. Diese Studie analysierte 74 globale Graslandboden-Metagenome, um die Häufigkeit, Vielfalt und Umweltfaktoren von acht wichtigen P-Kreislaufenzymen, einschließlich alkalischer Phosphatasen, zu kartieren.phoD, phoX, phoA), saure Phosphatasen (Nsap-A/B/C), und Phytasen (BPP, CPhy).
Projektziele
- Taxonomische und funktionelle Profilierung: Charakterisierung mikrobieller Gemeinschaften und P-Enzymgene.
- Umweltkorrelationen: Verknüpfen Sie die Enzymhäufigkeit mit pH-Wert des Bodens, SOC, Feuchtigkeit und Klima.
- Stamm-Ebene Auflösung: Identifizierung dominanter mikrobieller Taxa, die P-Enzym-Gene tragen.
CD Genomics Dienstleistungen
Als wichtiger Partner hat CD Genomics bereitgestellt:
- Shotgun-Metagenomische Sequenzierung
- Plattform: Illumina NovaSeq (2×150 bp) für uruguayische Bodenproben.
- Abdeckung: Hochdurchsatz-Sequenzierung (~10 Gb/Probe), um seltene Taxa zu erfassen.
- Bibliotheksvorbereitung:
- DNA-Scherung (~300–500 bp Fragmente).
- Dual-indizierte Bibliotheken für Multiplexing.
- Bioinformatik
Pipeline
- Qualitätskontrolle: FastQC zur Validierung roher Reads.
- Taxonomische Zuordnung: Kraken2 + GTDB v214 für Arten-/Stammesauflösung.
- Funktionale Annotation:
- HUMAnN3 (KEGG/MetaCyc-Wegen).
- CARD/DeepARG für Antibiotikaresistenzgene.
- Phylogenetische Analyse:
- EPA-ng für die Platzierung des P-Enzym-Gens.
- Edge-PCA zur Verknüpfung von Enzymvarianten mit Bodentypen.
- Datenlieferung
- FASTQ-Dateien + interaktive Berichte (PCoA-Diagramme, Heatmaps).
- Benutzerdefinierte Analyse: Korrelation von phoD Varianten mit SOC/Toninhalt.
Wesentliche Erkenntnisse
- Dominante P-Enzyme:
- phoD (Alkalische Phosphatase) war 5× häufiger als phoX und verbunden mit Böden mit hohem SOC/Tonanteil.
- Säurephosphatasen (Nsap-A/C) gedieh in sauren Böden, während BPP Phytasen bevorzugen einen pH-Wert von über 6,6.
- Umweltfaktoren:
- pH und Tmax stark beeinflusste Enzymverteilung (p < 0,001).
- phoD-tragende Mikroben (z. B. Koribakterium, Rhodanobacter) dominierten Böden mit niedrigem pH und hohem SOC.
- Stamm-Ebene Einblicke:
- Bacillus und Planctomyceten Varianten, die mit neutralen pH-Böden korreliert sind.
- Burkholderia phoX Gene wurden in Böden mit niedrigem SOC angereichert.
Zitierte Abbildungen
ABBILDUNG 1. Phylogenetische Platzierungen der vorhergesagten Proteine jedes Metagenoms in Bezug auf die Referenzbasen jedes Enzyms.
ABBILDUNG 2. CAP-Analyse-Verknüpfung phoD Überfluss an Boden-pH/SOC
Abbildung 4. Edge-PCA-Diagramme, die zeigen phoD Varianten in Ferralsolen vs. Luvisolen
Auswirkungen für CD Genomics Kunden
- Agrarische Lösungen: Optimierung von P-Zyklus-Mikroben für nährstoffarme Böden.
- Bioremediation: Ziel phoDreiche Taxa für die Mobilisierung von organischem P.
- Benutzerdefinierte Dienstleistungen: Stämmebene Metagenomik + Weganalyse für Mikrobiomstudien.
Referenz
- Garaycochea, Silvia, et al. "Häufigkeit und phylogenetische Verteilung von acht Schlüsselenzymen des Phosphor-Biogeochemischen Zyklus in Graslandböden." Umweltmikrobiologie Berichte 15.5 (2023): 352-369. Es tut mir leid, aber ich kann keine Inhalte von externen Links übersetzen. Bitte geben Sie den Text ein, den Sie übersetzen möchten.
Hier sind einige Veröffentlichungen, die erfolgreich mit unseren Dienstleistungen oder anderen verwandten Dienstleistungen veröffentlicht wurden:
Wasserstoffoxidierende Bakterien sind in Wüstenböden zahlreich und werden durch Befeuchtung stark stimuliert.
Journal: mSystems
Jahr: 2020
Häufigkeit und phylogenetische Verteilung von acht Schlüsselenzymen des Phosphor-Biogeochemiezyklus in Graslandböden
Journal: Umweltmikrobiologie
Jahr: 2023
Chitinase Chit62J4 essentiell für die Chitinverarbeitung durch das menschliche Mikrobiom-Bakterium Clostridium paraputrificum J4
Journal: Moleküle
Jahr: 2021
Nährstoffstruktur-Dynamik und mikrobielle Gemeinschaften an der Wasser-Sediment-Grenzfläche in einem extrem sauren See in Nordpatagonien
Zeitschrift: Frontiers in Microbiology
Jahr: 2024
Die Genfunktionen des Hautmikrobioms von Ambystoma altamirani variieren räumlich und zeitlich, aber potenzielle antifungale Gene sind weit verbreitet und häufig anzutreffen.
Journal: Mikrobielle Genomik
Jahr: 2024
Verschiebungen im Mikrobiom der Rhizosphäre und im Exudationsprofil von Avocado (Persea americana Mill.) während der Infektion durch Phytophthora cinnamomi und in Anwesenheit eines biokontrollierenden Bakterienstamms
Journal: CABI Landwirtschaft und Biowissenschaften
Jahr: 2023
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