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肠道微生物群在人类健康、营养、免疫发育和疾病中发挥着基础性作用，这推动了16S rRNA基因测序在微生物群落表征中的广泛应用。短读长V3-V4测序仍然是大规模微生物组研究的主导方法；然而，仅检测16S基因中一小部分区域限制了系统发育分辨率，并且常常将生物学解释限制在物种水平之上。尽管全长（V1-V9）16S测序已成为一种很有前景的替代方案，但在复杂人类肠道微生物组中，对高多重全长测序工作流程的系统性评估仍然有限。本文建立并评估了一种用于物种分辨的人类肠道微生物组分析的全长16S框架。该流程使用已知组成的微生物群落、技术重复样本以及健康人类粪便微生物组进行了评估。全长测序在独立技术流程之间产生了高度一致的分类学谱图，并能够在属和种两个水平上可重复地恢复复杂微生物群落。将其应用于人类粪便微生物组时，结果显示出显著的个体间异质性以及广泛的ASV水平微多样性，凸显了全长测序在解析肠道优势相关类群内部细尺度系统发育变异方面的能力。为了量化全长测序所带来的分析增益，研究者直接基于完全相同的全长读段在计算上重建了V3-V4数据集，从而消除了方法学和生物学混杂因素。尽管两种方法在α多样性指标和总体群落结构方面仍保持高度一致，但全长测序显著提高了分类学分辨率，将物种水平注释率从约20%提高到98%，并解析了在包括Bifidobacterium、Prevotella、Blautia、Enterococcus和Klebsiella在内的、具有临床和生态学相关性的属内大量多样性。总体而言，这些发现表明，全长16S测序可作为新一代微生物组研究的赋能技术，使物种水平分辨率能够与大规模队列研究、纵向研究和人群健康研究相结合。
肠道微生物群在人类健康、营养、免疫发育和疾病中发挥基础性作用，推动了16S rRNA基因测序在微生物群落表征中的广泛应用。短读长V3-V4测序仍然是大规模微生物组研究的主导方法；然而，仅检测16S基因中的一小部分会限制系统发育分辨率，并且常常使生物学解释局限于物种水平以下。尽管全长（V1-V9）16S测序已成为一种有前景的替代方案，但针对复杂人类肠道微生物组中高多重全长测序流程的系统评估仍然有限。在此，我们建立并评估了一个用于物种分辨的人类肠道微生物组分析的全长16S框架。该流程使用定义明确的微生物群落、技术重复样本以及健康人类粪便微生物组进行了评估。全长测序在独立技术流程之间生成了高度一致的分类学谱，并能够在属和种两个水平上可重复地恢复复杂微生物群落。将该方法应用于人类粪便微生物组显示出显著的个体间异质性以及广泛的ASV水平微多样性，凸显了全长测序在解析主要肠道相关类群内部精细尺度系统发育变异方面的能力。为量化全长测序所带来的分析增益，我们直接基于完全相同的全长读段以计算方式重建了V3-V4数据集，从而消除了方法学和生物学混杂因素。尽管两种方法在α多样性指标和整体群落结构方面仍保持高度一致，但全长测序显著提高了分类学分辨率，将物种水平注释率从约20%提高到98%，并解析了在临床和生态学上具有重要意义的属内显著多样性，包括双歧杆菌属（Bifidobacterium）、普雷沃氏菌属（Prevotella）、布劳特菌属（Blautia）、肠球菌属（Enterococcus）和克雷伯菌属（Klebsiella）。总体而言，这些发现表明，全长16S测序可作为新一代微生物组研究的赋能技术，使物种水平分辨率能够与大规模队列研究、纵向研究和人群健康研究相结合。
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🏷️ 肠道微生物组 全长16S测序 物种分辨率 ASV微多样性 分类学注释