基于ITS2测序的中国四个城市灰尘样本地域推断研究

目的 灰尘作为重要的微量物证检材，在法庭科学领域有极大的应用潜力，随着DNA测序技术的发展，越来越多的研究者开始关注灰尘中的微生物群落分布。不同地区灰尘中的微生物群落分布存在差异，利用灰尘中的微生物群落信息进行生物地理位置推断在法庭科学领域有重要意义。通过分析不同地区灰尘样本的微生物DNA，可以揭示该地区的微生物组成，从而推断该地区的生物地理位置。本研究旨在探索中国4个城市的真菌群落组成结构差异，评估基于真菌的内转录间隔区（internal transcribed spacer，ITS）2区测序对灰尘样本进行生物地理位置推断的准确率，为公安实战基于环境DNA进行地域推断奠定基础。方法 使用通用引物5.8S-Fun/ITS4-Fun扩增真菌基因组的ITS2区，在Illumina MiSeq FGx平台进行测序。采用非度量多维标度分析（non-metric multidimensional scaling，NMDS）可视化样本之间的差异。使用相似性分析（analysis of similarities，ANOSIM）和多元方差分析（permutational multivariate analysis of variance，PERMANOVA）两种不同的非参数分析方法衡量样本间的群落差异程度。使用LDA Effect Size（LEfSe）分析筛选出不同城市间有显著差异的物种。使用微生物来源分析软件SourceTracker对灰尘样本进行生物地理位置来源推断。结果 北京、福州、昆明、乌鲁木齐4个城市的灰尘样本中，北京的物种丰富度最高，物种注释结果显示，4个城市的真菌群落物种组成结构和相对丰度有明显差异。NMDS结果显示，灰尘样本在多维空间中基于生物地理来源进行分组，同一城市的灰尘样本有明显的聚类现象，不同城市的灰尘样本在第一轴明显分开。ANOSIM和PERMANOVA结果也表明，4个城市间的真菌群落组成均具有显著差异，其中以福州和乌鲁木齐两个城市之间的差异最为明显。所有已知来源的灰尘样本的生物地理位置均被成功预测。结论 北京、福州、昆明、乌鲁木齐4个城市的真菌群落物种组成结构和相对丰度具有显著差异，基于真菌的ITS2区测序对这4个城市的灰尘样本进行生物地理位置推断具有较高的准确率，在法庭科学领域利用灰尘中的真菌群落信息进行生物地理位置推断有较高的可行性。