一代测序菌种鉴定

不同菌种分类鉴定的重要手段

一代测序菌种鉴定服务简介

一代测序技术诞生于 1977 年,其核心方法是弗雷德里克・桑格发明的双脱氧链终止法,又称桑格法测序,是一种基于DNA复制原理的高精度测序技术,广泛应用于基因组学研究。由于其通量低,一次测序只能处理有限数量的片段,实验流程复杂、成本较高,应用场景有限,因此更适合于小片段少量样品。基于此,百迈客结合一代测序的特点,更倾向于该技术应用到功能基因(含核糖体)或pCR产物的小规模测序。

一代测序的特点

1.高准确性:一代测序的准确性可达99.999%,适合用于验证基因组组装的完整性;

2.长读长:测序读长可达1000bp,适合于较长的DNA片段测序;

3.低通量:与二代测序相比,一代测序的通量较低,成本较高,限制了其在大规模基因组测序的应用。

一代测序原理

一代测序技术主要采用双脱氧链终止法(Sanger法),其核心在于使用双脱氧核苷酸(ddNTP)来中止DNA链的延伸。具体步骤如下:

1、反应体系

测序反应中包含目标DNA片段、脱氧三磷酸核苷酸(dNTP)、双脱氧三磷酸核苷酸(ddNTP)、测序引物及DNA聚合酶等。

2、链终止

在DNA合成过程中,ddNTP由于缺少3′-OH基团,无法与下一个dNTP连接,从而导致DNA链的延伸中断。

3、检测

通过电泳分离不同长度的DNA片段,并利用荧光标记或放射性同位素进行检测,从而确定DNA序列。

菌种鉴定实验流程

1、DNA 提取

细菌:细菌基因组 DNA 提取试剂盒

真菌:真菌基因组 DNA 提取试剂盒

2、PCR 扩增

用菌种鉴定通用或定制化引物进行扩增,扩增产物通过琼脂糖凝胶电泳分析 PCR 产物条带是否与目的大小相符,是否单一,有无拖带。

3、PCR 产物测序

PCR 产物检测合格后,切割目的条带进行纯化回收,用回收后的产物在 ABI 公司的 3730XL 测序平台上进行 Sanger 测序。

4、测序结果比对分析

  • Sanger 测序结果用软件 CAP3 进行质控拼接,得到每个样本的 contig 序列;
  • 使用 BLAST 将 contig 序列比对到 NT 数据库,获得物种信息;每个 contig 序列选取 E value最小的前 10 个比对物种,结果在 03.blast 文件夹中的 all_contigs.nt_blast.xls 文件;选取 Evalue 最小的物种作为本次菌种鉴定的结果物种(如果 E value 相同,进一步按照 score 值进行排序,选择 score 值最大的物种)。

场景应用

菌种鉴定

菌种鉴定

功能基因测序

功能基因测序

PCR产物测序

PCR产物测序

送样要求

样本类型 送样要求

组织样品

直接平板送样,封口膜封牢固,冰袋运输即可 (菌种鉴定);

直接菌液送样,封口膜封牢固,冰袋运输即可(菌种鉴定);
对数期,离心收集菌体(液氮速冻干冰运输)。

核酸样品DNA)

浓度20ng/ul以上,体积15ul以上

液氮速冻干冰运输

菌种鉴定常见问题

1. 测序结果图为什么会出现双峰?

答:双峰可能的原因:

  1. poly结构;查看峰图,双峰是否出现在连续的单一碱基后
  2. 多核真菌;多核真菌可能本身就存在几套不一样的序列,从而出现双峰
  3. 实验原因;非特异扩增、模板浓度低等
  4. 样本本身不纯,存在其他物种

“成功,双峰”并不一定就代表样本存在污染,后续遇到这种情况需要人工查看峰图进行判断。

2.为什么poly结构出现移码?

答:

  1. 连续的单一碱基序列会引起测序信号干扰,碱基数目不确定。
  2. 还可能由于poly结构导致聚合酶滑动,产生长度不一的片段,最终形成双峰。