MGISP-960 在宏基因组测序中的应用:粪便DNA样本的自动化文库构建流程

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2026-08-07

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目的:建立适用于粪便DNA的宏基因组自动化建库流程

平台:MGISP-960(华大智造)

样本类型:粪便样本提取的DNA

可选择翌圣MolPure® Pro Soil/ StoolDNA Kit 增强版土壤/粪便 DNA 提取试剂盒(Cat#18527)。

该产品适配适配人源、畜禽、水产、模式动物粪便样本等。提取产物可进行肠道菌群多样性分析、宿主-微生物互作研究、病原微生物溯源、菌群与疾病关联研究、畜禽养殖微生态监测等。

下游应用:

宏基因组测序(Metagenomic Sequencing)是一种不依赖培养的高通量测序技术,直接对环境样本中所有微生物的总DNA进行提取、建库和测序分析。它能一次性揭示样本中细菌、病毒、真菌、寄生虫等全部微生物的群落组成与功能基因信息,突破了传统培养方法"只能检测可培养微生物"的局限,为研究复杂微生物生态系统提供了全新的技术路径。

宏基因组测序核心研究应用方向

1. 人体微生态与宿主健康研究

聚焦人体肠道、皮肤、口腔、呼吸道等部位的微生物群落,探究菌群结构紊乱与疾病、代谢状态的关联。一方面可分析肥胖、糖尿病、炎症性肠病、自闭症等慢性病与肠道菌群失衡的内在机制,挖掘致病关键菌群及标志物;另一方面可研究益生菌、益生元对人体菌群的调控作用,为个性化膳食干预、微生态制剂研发提供数据支撑,同时解析菌群与人体免疫、消化、神经调节的互作机制。

2. 临床感染性疾病精准诊断

也就是临床常用的mNGS检测技术,适用于疑难、罕见、未知病原体感染检测。传统病原检测仅能靶向筛查已知病菌,而宏基因组测序可无差别覆盖细菌、真菌、病毒、寄生虫等全部病原体,尤其适合不明原因发热、重症肺炎、中枢神经系统感染等疑难病例。除此之外,还可同步检测样本中的耐药基因、毒力基因,帮助临床医生快速制定精准抗感染治疗方案,同时助力院内感染溯源、多重耐药菌传播监测。

3. 自然环境微生物生态研究

针对土壤、海洋、淡水、冰川、空气等自然环境样本,解析全域微生物群落分布规律与生态功能。一方面追踪不同地域、不同海拔、不同季节环境菌群的变化特征,还原自然生态系统物质循环、能量流动过程;另一方面监测污染场地(重金属污染土壤、化工污水、富营养化水体)微生物群落变化,筛选具备污染物降解能力的功能菌株,为生态修复、环境综合治理提供菌种资源和理论依据。

4. 现代农业微生物应用研究

围绕农田土壤、作物根际、植株内生菌群开展分析,助力绿色农业发展。通过解析根际促生菌、生防菌群落结构,研究有益微生物如何帮助作物吸收养分、抵御土传病虫害、提升抗逆能力;同时分析化肥、农药过度使用对土壤微生物群落的破坏程度,指导科学施肥用药;此外还可探究畜禽肠道菌群与生长性能、疫病抵抗力的关系,优化畜禽养殖饲喂方案,减少养殖抗生素使用。

5. 工业微生物资源挖掘与工艺优化

从极端环境(高温温泉、盐碱地、深海)、发酵体系中挖掘新型功能基因与特色微生物,筛选纤维素酶、蛋白酶、耐高温酶等工业用新型酶制剂。同时监测食品发酵、白酒酿造、沼气发酵等工业体系中微生物群落动态变化,厘清关键功能菌群与发酵品质、发酵效率的关联,优化发酵工艺参数,提升工业产品品质与生产效率,推动合成生物学与工业生物制造发展。

6. 公共卫生与新发突发传染病防控

用于口岸检疫、城市环境病原监测、人畜共患病溯源工作,实时监控环境中潜在致病微生物的分布与变异情况。在新发突发传染病疫情发生时,可快速完成未知病原体的基因组鉴定、序列溯源及进化分析,第一时间明确病原源头、传播路径和变异特征,为疫情预警、防控策略制定、疫苗及药物研发提供关键的基因组学数据支撑。

 

建库试剂盒:Hieff NGS® OnePot Pro DNA Library Prep Kit V4 一步法DNA酶切建库试剂盒V4(Cat#12972) 

文库类型:MGI文库

自动化耗材和数量:

耗材名称

品牌

货号

所需数量

250μL盒装滤芯透明无菌吸头

Yeasen

83130ES

9盒

0.2mL 96孔PCR板,白色,全裙边

Yeasen

83560ES

7块

96孔深孔板,U底(1.3 mL)

Yeasen

83672ES

8块

 

实验条件及结果展示:

样本序号

1

2

3

4

5

样本类型

粪便

投入量

100ng

样本浓度

68.2

32.2

30.8

55

36.4

Smearase Buffer 4.0

10ul

Smearase Enzyme 4.0

10ul

片段化程序

热盖105℃,4℃ 1min,30℃ 15 min,72℃ 20min,4℃ hold

Ligation Enhancer 4.0

30ul

Rapid DNA Ligase 4.0

10ul

PE Adapter

5ul(2倍稀释)

连接程序

热盖OFF,20℃15min,4℃ hold

连接后纯化

0.8×(88ul)

分选

0.58×/0.15×

HF Amplification Mix

25ul

primer

5ul

扩增循环数

7cc

扩增后纯化

0.8×(40ul)

浓度(ng/ul)

71.8

68.4

61.8

70.8

49.6

文库胶图

 

 

翌圣生物产品解决方案:

产品类别

产品名称

货号

核酸提取

磁珠法土壤/粪便 DNA 提取试剂盒

18526ES

MolPure® Pro Soil/ StoolDNA Kit 增强版土壤/粪便 DNA 提取试剂盒

18527ES

MolPure® Soil DNA Kit 土壤DNA提取试剂盒

18815ES

宏基因组建库

Hieff NGS® DNA Library Prep Kit 2.0 机械法DNA建库试剂盒

12927ES

Hieff NGS® OnePot Pro DNA Library Prep Kit V4 一步法DNA酶切建库试剂盒V4

12972ES

Hieff NGS® C112P1 Fast Tagment DNA Library Prep Kit for Illumina® (for 1 ng)/ 1 ng 转座酶建库试剂盒

13468ES

Hieff NGS® Fast Tagment DNA Library Prep Kit for Illumina(for 50ng)/ 50 ng转座酶建库试剂盒

12207ES

MGI建库接头

Hieff NGS® Unique Dual Barcode Primer Kit for MGI®

13350-13353ES

Illumina建库接头

Hieff NGS® Stubby UDI Primer Kit for Illumina®Set1/Set2/Set3/Set4(板式)

12327-12330ES

纯化磁珠

Hieff NGS® DNA selection Beads (Superior Ampure XP alternative)DNA纯化分选磁珠

12601ES

文库定量

1× dsDNA HS Assay Kit 即用型dsDNA qubit定量试剂

12642ES

自动化耗材

250μL盒装滤芯透明无菌吸头

83130ES

0.2mL 96孔PCR板,白色,全裙边

83560ES

96孔深孔板,U底(1.3 mL)

83672ES

 

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