基于病毒宏基因组学的病原体鉴定及分析

发布时间：2017-03-26 16:01

  本文关键词：基于病毒宏基因组学的病原体鉴定及分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：病毒以异养寄生的方式存在于近乎所有的生物中,有些病毒能对寄主造成危害甚至是死亡。传统的病毒鉴定方法包括过滤筛选、组织培养、电子显微镜观察、血清学、疫苗接种,以及细胞培养等,但这些方法都依赖对病毒的分离富集、病毒在蛋白和核酸水平上序列保守性等信息,往往对一些不易扩增的病毒或者和已知病毒序列保守性很低的新病毒的鉴定就无能为力。病毒宏基因组学是一种新兴的病毒组学研究技术,该方法不需要对病毒进行培养,且在未知病毒序列的情况下,它可以直接以环境样本中所有病毒的遗传物质为研究对象,快速地鉴定出样本中的所有病毒组成。目前基于宏基因组学来对病毒样品进行研究的方法很多,包括对small RNAs、total RNA/DNA、viral RNA/DNA等分析。本论文主要应用病毒宏基因组学方法,对具有病害症状的槟榔和烟草的植物样本的小RNA进行分析,鉴定获得两个新的长线性病毒；通过对腹泻婴幼儿粪便样品中病毒的富集和随后的核酸分析,获得了样本中的病毒谱。 对具有黄化症状的槟榔样本中的小RNA进行文库构建和高通量测序后获得46,613,994条序列,组装后生成11,246个contigs,经blast比对筛选发现在26个与已知病毒具有部分同源性的序列中有21个与长线形病毒具有部分同源性。选取LChV1作为参考序列,经RT-PCR、5'-RACE-PCR、3'-RACE-PCR和Sanger-sequencing,最终发现了一种归属于Velarivirus属的新病毒APV1,全长16080bp,具有11个ORFs,其中ORF10是APV1所特有的,ORF1a和ORF4均具有两段内部重复序列,且ORP1a还具有两段跨膜区,这些都是APV1有别于其它Velarivirus属中病毒的特点所在。APV1的鉴定将为未来研究病毒与槟榔黄化病之间的关系提供了基础和依据。 在具有叶镶嵌、萎缩和黄化等病害症状烟草中鉴定了一种归属与长线形病毒的新病毒TV1-AH。全长15,362bp,含有185bp的5’-UTR和330bp的3’-UTR,以及9个ORFs,包括病毒复制相关的ORF1,病毒组装和转运相关的ORFs2-6,作为RNA silencing repressor来发挥作用的ORF7,以及功能未知的ORF8。这些ORFs产物均与MV1产物具有最高同源性(49.74%,83.44%,58.73%,65.62%,56.52%,65.74%,49.48%,32.48%,40.88%),此外还与其它长线形病毒具有不同程度的相似性。TV1-AH是第一个在在烟草中被鉴定的长线形病毒,它的发现将为未来研究其与烟草病害之间的关系和病害防御起到重要作用。 对腹泻婴幼儿粪便样品中的病毒颗粒进行富集、抽提RNA来构建文库、Ion torrent测序、数据质量筛选后获得2,806,916条序列。经聚类和组装生成63,448条,宏基因组分类显示与病毒相关的2,911条中有29条归为轮状病毒。针对这29条序列在所有序列中执行blat,在找到49条与轮状病毒有关序列中有29条都比对到了轮状病毒A1上,以轮状病毒A1作为参考基因组,通过实验便可以获得目的病毒序列。同时我们又将整个分析流程整合成为了两个软件,为未来在宏基因组中鉴定病毒提供方法指导。
【关键词】：病毒鉴定方法 病毒宏基因组学 生物信息学 长线形病毒 基因组分析 婴幼儿腹泻
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R373
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 引言12
• 1.2 传统的病毒鉴定方法12-13
• 1.3 高通量测序13-14
• 1.4 病毒宏基因组学14-15
• 1.5 基于宏基因组学的病毒样品处理方法15-18
• 1.5.1 基于small RNAs的文库构建15-16
• 1.5.2 基于total RNA/DNA文库构建16-17
• 1.5.3 基于viral RNA/DNA文库构建17
• 1.5.4 基于dsRNAs文库构建17
• 1.5.5 基于poly(A)RNAs文库构建17-18
• 1.6 生物信息学分析相关软件18-24
• 1.6.1 数据质量检测软件18-19
• 1.6.2 聚类软件19
• 1.6.3 组装软件19-20
• 1.6.4 比对软件20-21
• 1.6.5 宏基因组序列分类软件21-24
• 第2章 槟榔长线形病毒APV1的鉴定与分析24-42
• 2.1 引言24-26
• 2.2 实验材料和数据来源26
• 2.2.1 实验材料26
• 2.2.2 数据来源26
• 2.3 数据分析方法和步骤流程26-28
• 2.4 分析结果28-37
• 2.4.1 数据统计结果28-29
• 2.4.2 APV1病毒序列的鉴定29-31
• 2.4.3 APV1基因组序列分析31-37
• 2.5 讨论与小结37-42
• 第3章 烟草长线形病毒TV1-AH的鉴定与分析42-52
• 3.1 引言42-43
• 3.2 样本及数据来源43
• 3.3 分析方法过程43-44
• 3.4 分析结果44-50
• 3.4.1 TV1-AH的鉴定44-46
• 3.4.2 TV1-AH基因组分析46-50
• 3.5 讨论与小结50-52
• 第4章 腹泻婴幼儿粪便样本病毒宏基因组分析52-66
• 4.1 引言52
• 4.2 实验材料和实验方法步骤52-54
• 4.2.1 实验材料52-53
• 4.2.2 实验方法步骤53-54
• 4.3 数据来源及分析流程54-56
• 4.3.1 数据来源54-55
• 4.3.2 数据分析流程55-56
• 4.4 分析结果56-63
• 4.4.1 数据前处理结果56-58
• 4.4.2 Cd-hit-est聚类结果58-59
• 4.4.3 CAP3组装结果59-60
• 4.4.4 Sort-ITEMs分类结果60-61
• 4.4.5 病毒分析结果61-63
• 4.5 讨论与小结63-66
• 第5章 总结讨论66-70
• 参考文献70-78
• 致谢78-80
• 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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本文编号：269003