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菌種鑑定神器--ANI分析

2018-03-09  萌小芊

不一樣的ANI

在基因組水平上的原核物種界定的黃金標準是DDH(DNA-DNA hybridization)。一般DDH值在70%以上,説明基因組類型有很好的一致性。但DDH分析操作複雜耗時,且結果不能用於累積的數據庫。16s rRNA 也是常用的物種鑑定辦法,但有些物種16s相似度達到99%,但它們DDH值卻很低,説明16s RNA物種鑑定的方法也存在侷限性。

ANI全稱Average Nucleotide Identity,即平均核苷酸一致性,主要用於在基因組水平評估物種間的親緣關係。ANI分析簡單、快速、準確。最近研究,用ANI分析發現GenBank數據庫收入氣單胞菌屬的39株菌中有14株菌的菌種定義錯誤。因此很有必要用ANI分析確定所研究菌種的分類信息。

一般同物種間的ANI值在95%以上,即95%作為現公認的ANI分類閾值。

常用的ANI分析軟件有2類,分為本地版和在線版。

本地版ANI分析工具有:

JSpecies    (//www.imedea.uib.es/jspecies)

OAT //www.ezbiocloud.net/tools/orthoani

Gegenees  (//www.gegenees.org/documentation.html)

在線版ANI分析工具有:

EzGenome   (//www.ezbiocloud.net/ezgenome/ani)

ANI calculator (//enve-omics.ce.gatech.edu/ani/index)

 

不同軟件計算出的ANI結果會有微小的差異。一般ANI calculator 算出的值高於JSpeciesEzGenome tools 。例如Aeromonas hydrophila HZM A. hydrophila ATCC 7966T菌株間,ANI calculator 計算出的ANI 值為89.0%,而JSpecies計算出的ANI值為86.6%。不過它們計算出的值均遠小於95%閾值,因此對分類結果沒有影響。但如果計算的ANI 值在95%附近,就需要慎重對待,因為使用不同的計算軟件可能會得到不同的分類結果。

下面以JSpecies軟件為例,簡要介紹ANI分析的過程。

注意:JSpecies軟件需要調用BLASTMUMmer軟件,因此需提前安裝好這2款軟件:

Blast下載鏈接ftp://ftp.ncbi.nih.gov/blast/executables/LATEST/

MUMmer 下載鏈接//sourceforge.net/projects/mummer/files/


Jspecies1.2.1.jar下載到本地後,鼠標雙擊Jspecies1.2.1.jar文件即可啓動軟件運行,然後按照下列操作步驟進行分析。

1步:設置當前工作目錄,blast軟件路徑和nucmer軟件路徑以及比對參數

路徑設置:

Blast比對參數設置:

MUMmer比對參數設置:


第2步:導入fasta文件,可以導入2個或多個fasta文件


第3步:選擇分析內容,設置分組,點擊start開始分析


第4步:查看分析結果



參考文獻:

1. TFigueras M, Beaz-Hidalgo R, Hossain MJ, Liles MR. 2014. Taxonomic affiliation of new genomes should be verified using average nucleotide identity and multilocus phylogenetic analysis. Genome Announc. 2(6):e00927-14. doi:10.1128/genomeA.00927-14

2. Mincheol Kim,Hyun-Seok Oh. 2014. Towards a taxonomic coherence between average nucleotide identity and 16S rRNA gene sequence similarity for species demarcation of prokaryotes.International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology (2014), 64, 346–351

   

                                     微生物基因組   文案|鄒官清

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