本發明公開了一種高度相似微生物的鑒定和分類方法，其包括：(1)使用eggNOG數據庫對微生物基因組編碼的蛋白序列進行比對，賦予每個微生物基因組一個eggNOG基因ID，生成一個基于eggNOG數據庫的微生物基因譜；(2)計算基因譜中不同待測微生物之間的基因內容非相似性，得到一個非相似性矩陣；(3)對矩陣進行聚類分析，將基因內容類似的微生物聚為一簇，判定為同一類微生物，完成微生物的鑒定和分類。本發明方法針對高度相似微生物，創造性地提出微生物水平差異主要驅動因子為基因的獲得與丟失，而非傳統手段常考慮的核酸位點突變。本發明對高度相似微生物的鑒定和分類有極高的準確性，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于微生物鑒定與分類技術領域，更具體地說，涉及通過計算不同微生物菌株的基因組所包含基因內容之間的非相似性，將高度近似的微生物進行鑒定與分類的方法。

背景技術

微生物的鑒定與分類是微生物學研究中的基本問題。傳統方法主要通過顯微鏡觀察微生物的形態學特征，并設計相關實驗測量微生物的生理生化參數，以此判斷微生物所屬種類。然而該類方法實驗復雜，缺少定量標準，且不同實驗人員及不同實驗室所測得參數不盡相同。所以，微生物學科研人員致力于尋找實驗步驟簡單且具有量化標準的方法對微生物菌株進行鑒定與分類。

在過去幾十年，多種方法被開發用于微生物的快速鑒定與分類。其中，DNA-DNA雜交(DDH)和16S rRNA基因相似性是應用最廣泛的兩種方法。其中，70％的DDH雜交率至今為止還是微生物物種鑒定的黃金標準。然而，DDH實驗步驟相對復雜，在不同實驗室之間難以標準化，且DDH的值隨模板DNA與探針DNA交換而發生改變。因此，目前16S rRNA基因相似性已逐步取代DDH作為物種鑒定的新標準。其中，微生物學界廣泛接受97％的16S rRNA基因相似性作為兩個菌株屬于同一個物種的標準參數，且DDH僅需要在16S rRNA基因相似性達到97％的時候進行。

在后基因組時代，隨著微生物基因組不斷地被測序，多種基于基因組手段的微生物鑒定與分類方法被開發，包括計算機模擬DDH，平均氨基酸相似性，平均核酸相似性，以及多位點序列分析。由于整合了基因組信息，這些方法在準確度和可靠度上基本超過了16SrRNA基因相似性。其中，94％～96％的平均核酸相似性和平均氨基酸相似性在微生物物種鑒定上與70％的DDH和97％的16S rRNA基因相似性高度對于，并已逐漸成為后基因組時代微生物物種鑒定的黃金標準。

然而，針對高度近似微生物的鑒定與分類問題，現有的方法并不能有效解決問題，因為不管16S rRNA基因還是平均核酸/氨基酸相似性對于高度近似菌都極其一致，很難區分。

發明內容

本發明的目的在于：克服現有方法無法準確鑒定和分類高度相似微生物等問題，本發明的發明人發現對于高度近似菌，微生物菌株分化的主要驅動因子在于新型功能基因的獲得與丟失，而非單核苷酸位點突變，提供一種準確的高度相似微生物的鑒定和分類方法。

為了實現上述發明目的，本發明提供一種高度相似微生物的鑒定和分類方法，其包括如下步驟：

(1)使用eggNOG數據庫對微生物基因組編碼的蛋白序列進行比對，賦予每個微生物基因組一個eggNOG基因ID，生成一個基于eggNOG數據庫的微生物基因譜；

(2)計算基因譜中不同待測微生物之間的基因內容非相似性，得到一個非相似性矩陣；

(3)對矩陣進行聚類分析，將基因內容類似的微生物聚為一簇，判定為同一類微生物，完成微生物的鑒定和分類。

作為本發明高度相似微生物的鑒定和分類方法的一種優選技術方案，所述過濾除菌是使用0.22μm濾膜過濾。

作為本發明高度相似微生物的鑒定和分類方法的一種優選技術方案，步驟(1)中，所述腸道內容物樣品為0.3～0.5g。可見，本發明前處理方法僅需少量樣品即可完成。