【摘要】：近年來測序技術不斷更新,測序成本大大降低。利用高通量測序技術結合生物信息學分析病原微生物的遺傳特征,使我們對微生物的起源、演化、傳播和致病機制等方面有了更深入的了解。本研究分為兩部分,分別對臨床樣本中細菌和真菌病原進行高通量測序,結合序列分析和表型驗證試驗,揭示病原的遺傳特征,耐藥性和毒力特點。多耐藥B族鏈球菌基因組序列分析研究目的B族鏈球菌(Group B Streptococcus,GBS)是引發(fā)新生兒感染主要病原之一。然而中國目前對GBS研究還處于初級階段,缺乏對中國GBS菌株的基因組研究。本研究將通過基因組分析,獲得中國GBS菌株的致病分型和耐藥特點,為臨床新生兒GBS感染的預防和治療提供理論依據(jù)。研究內(nèi)容通過高通量測序和公共數(shù)據(jù)庫基因組數(shù)據(jù)收集,本研究對102株GBS中國株進行了分型鑒定,構建中國GBS菌群結構,結合菌株致病信息,分析致病菌株分型特點。并對所有菌株進行耐藥基因篩查,結合藥敏試驗驗證,分析中國GBS菌株的耐藥特點和耐藥菌株分布情況。研究方法使用高通量測序技術獲得臨床樣本中GBS菌株的全基因組序列,并收集公共數(shù)據(jù)庫中GBS中國菌株的測序數(shù)據(jù),通過組裝基因組共得到102株GBS全基因組序列。使用分子分型方法對所有菌株分型。分析基因組數(shù)據(jù)提取核心基因組SNP數(shù)據(jù),系統(tǒng)演化分析構建中國GBS種群結構。通過序列比對,篩查GBS基因組中的耐藥基因,分析耐藥基因元件結構,并結合藥敏試驗,測試GBS菌株的耐藥性。研究結果102株GBS主要分為5個群,中國GBS種群結構與國外報道結果一致。新生兒感染多由ST17型菌株引起,相比其他菌株ST17型菌株多攜帶有多重耐藥基因。對ST17型菌株進一步分析顯示,ST17型菌株在演化過程中分為兩群,主要來自廣州、深圳兩地。ST17型菌株基因組內(nèi)攜帶兩種耐藥基因元件,耐藥菌株對四環(huán)素、大環(huán)內(nèi)酯類和氨基糖苷類抗生素表現(xiàn)出很強的抗性。研究結論本研究首次從群體水平對中國GBS菌株基因組進行分析。分析得到新生兒感染菌株的分型特點,和GBS菌株的耐藥性。耐藥菌株攜帶的耐藥基因元件可以通過水平基因轉移使敏感菌株獲得耐藥性。以上結果表明,在應對新生兒GBS感染中要控制抗生素的使用,加快疫苗的開發(fā)與普及,控制耐藥性毒力菌株在抗生素壓力下發(fā)生擴張。構巢曲霉臨床株基因組注釋研究目的構巢曲霉(Aspergillus nidulans,A.nidulans)是曲霉屬代表性物種,作為遺傳學研究模式生物已有70多年的歷史。同時構巢曲霉也是一種機會致病菌,感染多見于CGD或免疫缺陷患者,健康人感染構巢曲霉十分罕見。我們應用多種測序技術,對一株構巢曲霉進行基因組測序,并進行精細的基因組注釋,為下一步比較基因組學和系統(tǒng)演化分析奠定基礎。研究內(nèi)容我們從罕見病例樣本中分離得到一株構巢曲霉,命名為BJCH M5。我們對這株構巢曲霉進行分子生物學鑒定和形態(tài)學觀察,并對其進行全基因組測序,整合轉錄組、蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)完成了高精度的基因組注釋。研究方法結合單分子實時測序(Single molecule real time sequencing,SMRT sequencing)技術和高通量染色體結構捕獲(High throughput chromosome conformation capture,Hi-C)技術,我們對BJCH M5進行基因組測序和組裝校正。因真核生物基因結構復雜,我們整合了轉錄組數(shù)據(jù)和蛋白質(zhì)組質(zhì)譜數(shù)據(jù)對基因組進行注釋,并對注釋結果進行驗證。使用多種生物信息學軟件和數(shù)據(jù)庫對BJCH M5進行功能注釋,最終得到高精度的基因組注釋數(shù)據(jù)。研究結果我們首次發(fā)現(xiàn)一例無免疫功能缺陷的兒童患有構巢曲霉中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染的病例,對病原真菌進行鑒定和形態(tài)學觀察。我們發(fā)現(xiàn)臨床菌株BJCH M5與參考菌株FGSC A4表型差異很大,為進一步研究BJCH M5的遺傳特征,我們對BJCH M5進行全基因組測序和高精度的基因組注釋。BJCH M5共有8條染色體和一條線粒體,全基因組共有10949個基因,編碼11470條轉錄本,其中17.6%的轉錄本有明確的功能注釋,注釋結果得到蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)的驗證。研究結論在本研究中,我們利用最新的測序技術和全面的數(shù)據(jù)分析流程,克服以往在真菌基因組測序和注釋中的難點,首次獲得了高質(zhì)量的臨床構巢曲霉菌株的基因組數(shù)據(jù),為以后的曲霉基因組分析和致病機制研究奠定了堅實的基礎。
【圖文】：

圖 1.1 102 株 GBS 核心基因組系統(tǒng)演化關系以 2603V/R 菌株基因組為參考，使用 RAxML 軟件構建 102 株 GBS 演化關系，構建基于核心基因組比對生成的 26406 個 SNP 位點；圖中注釋為（由外到內(nèi)）：菌株收集時間，基因組中耐藥基因個數(shù)，宿主情況和 MLST 分型結果。每株菌用不同顏色圓圈標記血清型鑒定結果1.3.2 ST17 型菌株含有多種耐藥基因ST17 菌株具有引發(fā)新生兒感染和攜帶多個耐藥基因兩個特點。進一步的系統(tǒng)演化分析顯示（圖 1.2），本研究中 38 株 ST17 菌株在演化過程中形成兩個主要分支，分別命名為 I 群和 II 群，其中 I 群 23 株菌，II 群 15 株菌。ST17 菌株中有 35株來自廣州和深圳，兩群菌株在兩地呈現(xiàn)混合狀態(tài)。耐藥基因篩查結果顯示 ST17多耐藥菌株基因組攜帶四環(huán)素、大環(huán)內(nèi)酯類和氨基糖苷類抗生素抗性基因，部分菌株還攜帶林可酰胺類抗生素抗性基因。ST17 兩群菌株攜帶的耐藥基因不同，，I第 17 頁

圖 1.2 ST17 型 GBS 耐藥基因分布基因組為參考，使用 RAxML 軟件構建 38 株 ST17 菌株系統(tǒng)發(fā)生對中的 1972 個 SNP 位點，B83（1970 年分離）為外群菌株，用粗鑒定基因組中耐藥基因，耐藥基因按抗生素類別標記顏色，灰色兩個主要演化分支用不同顏色表示藥表型與攜帶耐藥基因相關，藥敏試驗結果（表 1.3）顯示霉素、頭孢吡肟和萬古霉素敏感，菌株 BJCH_SA3、B對四環(huán)素耐受，菌株 BJCH_SA1 、BJCH_SA2 和 BJCH_S
【學位授予單位】：軍事科學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：R378

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 劉貫山;;煙草基因組知識篇:3.基因組注釋[J];中國煙草科學;2010年03期

2 孫千代;徐杰英;;真核生物基因組注釋的主要步驟及方法[J];生物學教學;2017年12期

3 譚濤;馬明月;;借助野生黃瓜與栽培黃瓜的共線性分析改善基因組注釋[J];基因組學與應用生物學;2017年10期

4 祝海棟;李瑞琳;何小雨;趙丹;韓鑫胤;牛北方;;六倍體小麥基因組注釋流程構建與優(yōu)化[J];計算機系統(tǒng)應用;2019年08期

5 羅成偉;胡鋼清;朱懷球;;致病性大腸桿菌UPEC CFT073全基因組分析及致病機制的新認識[J];生物物理學報;2009年04期

6 何崔同;張瑤;徐平;;小蛋白質(zhì)鑒定研究進展[J];中國科學:生命科學;2018年03期

7 劉瓊;陳平;姜亮;高中洪;徐輝碧;;生物體內(nèi)硒蛋白的計算機識別方法[J];計算機與應用化學;2006年08期

8 童永鰲;王勝華;;水稻中Intronic MicroRNA與其宿主基因功能關系分析[J];四川大學學報(自然科學版);2012年06期

9 ;新起點 新目標 新跨越——河套學院科研工作攝影(一)[J];河套學院學報;2015年01期

10 胡德華,方平;基因組數(shù)據(jù)的處理[J];生物技術通訊;2000年01期

相關會議論文 前3條

1 車家倩;錢秋杰;尤征英;宋佳;王少華;鐘伯雄;;采用蛋白質(zhì)基因組學方法進行家蠶基因組注釋[A];中國蠶學會第八屆青年學術研討會論文集[C];2014年

2 劉金定;;EGAS:一個通用一體化真核基因組注釋分析平臺[A];“農(nóng)業(yè)健康與環(huán)境”組學大數(shù)據(jù)整合生物信息學研討會論文集[C];2017年

3 杜聯(lián)明;李午佼;沈福軍;楊茗羽;范振鑫;汪自立;簡佐義;侯蓉;岳碧松;張修月;;大熊貓血液轉錄組分析[A];第三屆中國西部動物學學術研討會論文摘要集[C];2014年

相關博士學位論文 前6條

1 劉金定;昆蟲基因組注釋方法改進及兩種昆蟲基因組分析[D];南京農(nóng)業(yè)大學;2014年

2 郝沛;生命科學研究中生物信息學技術的開發(fā)和應用[D];復旦大學;2008年

3 楊東清;根際有益芽孢桿菌和木霉的基因組分析及芽孢桿菌在根際適應過程中的演化特征[D];南京農(nóng)業(yè)大學;2015年

4 鄭露露;基于組學數(shù)據(jù)挖掘的微生物檢測、基因組注釋及與宿主相互作用的研究[D];華中科技大學;2014年

5 趙麗娜;多維液相色譜質(zhì)譜組合分析在志賀菌蛋白組基因組學中的應用[D];北京協(xié)和醫(yī)學院;2010年

6 雋立然;面向個人基因組變異的功能注釋與可視化方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

相關碩士學位論文 前7條

1 王益青;B族鏈球菌耐藥基因分析和構巢曲霉基因組注釋[D];軍事科學院;2019年

2 胡曉蓉;基于二代三代測序序列的熱帶爪蟾基因組注釋[D];廈門大學;2017年

3 胡靖;傳統(tǒng)多相分類及高通量測序結合研究極端環(huán)境微生物資源與進化[D];浙江大學;2016年

4 葛元弘;個人基因組信息管理及可視化技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

5 張海強;以復雜多倍體植物為例的常規(guī)基因組分析流程搭建[D];浙江大學;2015年

6 王鑫;秈稻Kasalath全基因組拼接注釋以及水稻不同亞種比較分析[D];中國科學院北京基因組研究所;2014年

7 盧冰心;基于Galaxy的高通量生物數(shù)據(jù)分析平臺[D];華東師范大學;2013年

本文編號：2711811