UniFrac: Một Phương Pháp Phân Tích Phân Giác Mới Để So Sánh Các Cộng Đồng Vi Khuẩn
Tóm tắt
Chúng tôi giới thiệu một phương pháp mới để tính toán sự khác biệt giữa các cộng đồng vi khuẩn dựa trên thông tin phân giác. Phương pháp này, UniFrac, đo khoảng cách phân giác giữa các tập hợp thuế đóng trong một cây phân giác, thể hiện như một phần của chiều dài nhánh của cây dẫn đến các hậu duệ từ một môi trường này hoặc môi trường khác, nhưng không phải cả hai. UniFrac có thể được sử dụng để xác định xem các cộng đồng có khác biệt đáng kể hay không, để so sánh nhiều cộng đồng cùng một lúc bằng cách sử dụng các kỹ thuật phân nhóm và bố trí, và để đo lường đóng góp tương đối của các yếu tố khác nhau, chẳng hạn như hóa học và địa lý, vào sự tương đồng giữa các mẫu. Chúng tôi chứng minh tính hữu ích của UniFrac bằng cách áp dụng nó vào các thư viện gen 16S rRNA đã được công bố từ các mẫu nuôi cấy và các bản sao môi trường của vi khuẩn trong trầm tích biển, nước và băng. Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng (i) các mẫu nuôi cấy từ băng, nước và trầm tích có sự tương đồng với nhau và với các chuỗi bản sao môi trường từ băng biển, nhưng không với các chuỗi bản sao môi trường từ trầm tích và nước; (ii) vị trí địa lý không có mối tương quan mạnh với sự khác biệt của cộng đồng vi khuẩn trong băng và trầm tích từ khu vực Bắc Cực và Nam Cực; và (iii) các cộng đồng vi khuẩn khác nhau giữa nước biển chịu ảnh hưởng đất liền (dù ở vùng cực hay ôn hòa) và nước biển oligotrophic ấm, trong khi những mẫu nước biển riêng lẻ không tương đồng nhiều hơn với nhau so với các mẫu trầm tích hay băng. Những kết quả này minh họa rằng UniFrac cung cấp một cách mới để mô tả các cộng đồng vi khuẩn, sử dụng sự phong phú của các chuỗi rRNA môi trường, và cho phép cái nhìn định lượng về các yếu tố nền tảng phân bố các dòng tộc giữa các môi trường.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Felsenstein J. 2004. Inferring phylogenies. Sinauer Associates Inc. Sunderland Mass.
Giovannoni, S. J., and M. Rappé. 2000. Evolution, diversity, and molecular ecology of marine prokaryotes, p. 47-84. In D. L. Kirchman (ed.), Microbial ecology of the oceans. John Wiley & Sons, Inc., New York, N.Y.
Hur, I., and J. Chun. 2004. A method for comparing multiple bacterial community structures from 16S rDNA clone library sequences. J. Microbiol.42:9-13.
Krzanowski W. J. 2000. Principles of multivariate analysis. A user's perspective. Oxford University Press Oxford United Kingdom.
Magurran A. E. 1988. Ecological diversity and its measurement. Princeton University Press Princeton N.J.
Magurran A. E. 2004. Measuring biological diversity. Blackwell Oxford United Kingdom.
Pace, N. R., D. A. Stahl, D. J. Lane, and G. J. Olsen. 1985. Analyzing natural microbial populations by rRNA sequences. ASM News51:4-12.