16S rRNA可變區測的問題

基於Miseq（或Hiseq2500）的16S rRNA基因可變區高通量測序推動了微生物組的研究，但是這裡卻有個很大的問題，16S rRNA基因在細菌的基因組中存在多個拷貝，不同屬的16S rRNA基因拷貝數不同，同一個屬內有些種的16S rRNA基因拷貝數相同，有些種則不同，更詳細到菌株的層面，即使同一個種內某些株的16SrRNA基因拷貝數也存在差別，這樣就導致我們基於16S rRNA基因可變區測序預估的腸道菌群物種組成比例只能是對應分類的16S rRNA基因數的相對比例，並不是該分類對應的真實的細胞數目的比例，這也許就是16SrRNA基因測序的物種組成比例與宏基因組測序的物種組成比例不一致的一個原因吧！

上面的描述比較枯燥，加上作者本身文字功底也不好，因此可能描述不清楚問題，那麼下面就用實際的例子來描述就比較方便了。

首先看雙歧桿菌屬中16S rRNA基因的拷貝數情況吧！長雙歧桿菌（Bifidobacteriumlongum）是雙歧桿菌屬下面的一個種，是人腸道中的益生菌，具有調節人體腸道，改善健康功效，該種下面有很多株，但是這些株的16S rRNA基因拷貝數不同，少的有3個拷貝，多的有5個拷貝，差別還好。

青春雙歧桿菌（Bifidobacteriumadolescentis）可治療慢性腹瀉和便秘，還有抗衰老作用，也是雙歧桿菌屬下面的一個種，該種內不同株的16SrRNA基因拷貝數也存在差別（少的只有2個拷貝，多的有5個拷貝），兩歧雙歧桿菌（Bifidobacterium bifidum）也是如此，一併展示了。

乳酸桿菌(Lactobacillus)是一群桿狀或球狀的革蘭氏陽性菌，其DNA中G+C含量低於55%，可發酵碳水化合物(主要指葡萄糖)併產生大量乳酸，在自然界分布廣泛，是動物和人腸道等處重要的生理性菌群之一，該類群細菌絕大多數對動物和人無毒、無害，負擔著動物體內重要的生理功能，該屬下面不同種的16S rRNA基因拷貝數存在差異，甚至同一個種內的不同菌株的16S rRNA基因拷貝數也存在差異，最少的有4個拷貝，最多的有11個拷貝。

嗜熱鏈球菌、大腸桿菌和普拉梭菌也存在這種情況，尤其特殊的是最下面的Faecalibacterium prausnitzii A2-165隻有1個16S rRNA基因。

不同屬、不同種甚至不同株的16S rRNA基因拷貝數不同，這可能就揭示了一個很關鍵的問題：16S測序到底是否可信？我們篩選不同分組的差異菌的時候是否要考慮這個問題？

上面的2個問題也是我迷惑的地方，感興趣的朋友可以一起探討。

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