主讲人：王琼、柴本立、贾仲君、Jim Cole
密歇根州立大学 微生物生态学中心
中科院南京土壤所 土壤与农业可持续发展国家重点实验室
培训对象：研究生和青年科研人员
培训内容：稳定性同位素示踪微生物群落DNA/RNA
培训内容：纯菌株基因组拼接与注释、土壤组学、全转录组关联分析
地 点：中国科学院南京土壤研究所
主办单位：中国土壤学会青年工作委员会
主办单位：中国微生物学会环境微生物专业委员会
主办单位：江苏省土壤学会土壤微生物专业委员会
一、技术研讨会目的：
随着高通量测序技术的快速发展，微生物组已成为土壤、大气、海洋和湖泊等领域的热点和前沿。而单个纯菌基因组拼接、组装、分析，以及宏基因组和转录组分析，已经类似于土壤NPK元素检测，成为一种常规技术，在生态、环境、健康和工农业等基础和应用基础研究中得到广泛应用。稳定性同位素示踪核酸DNA/RNA，以及13C-DNA/RNA为基础的宏基因组/转录组分析，则成为研究复杂环境微生物功能的重要技术手段。
为了促进微生物组学技术在相关领域的应用，特别是非生物信息专业研究生和青年科研人员对个体微生物组学分析、13C-DNA/RNA示踪、复杂微生物组挖掘，南京土壤所联合美国密西根州立大学James Tiedje院士团队的著名专家，拟于2016年5月29日-6月2日开展稳定性同位素示踪DNA/RNA-SIP及全基因组关联分析技术研讨会暨培训班。
通过本次生物信息学和稳定性同位素示踪DNA/RNA技术研讨，与会人员将掌握：
?稳定性同位素13C-示踪复杂环境中功能微生物DNA的技术操作
?单个纯菌基因组的拼接、注释和分析
?13C-DNA的宏基因组基本分析策略
?宏转录组水平的群落关联分析理论
二、技术研讨会简介：
1. 稳定性同位素示踪DNA/RNA-SIP技术简介
据估算，指甲大小的土壤中微生物数量最高可达上百亿，但最高可达99%的微生物功能未知。稳定性同位素示踪DNA/RNA-SIP则能有效克服这一难点，是研究复杂环境中微生物功能的关键技术。其基本思路是：利用稳定性重同位素底物（13C）原位培养复杂环境样品；超高速离心即可将13C-DNA/RNA与未标记的12C-DNA/RNA分离，获得具有活性的微生物群落DNA/RNA开展下游分析。DNA/RNA-SIP实现了单一微生物向复杂微生物组研究的转变，为在整体水平系统研究微生物在自然环境中重要生理过程，定向发掘重要微生物资源和生物技术开发提供了关键技术支撑。
目前，DNA/RNA-SIP技术在微生物生态学、环境微生物学、地质微生物、海洋微生物、生物地球化学等领域得到了广泛应用，在元素生物地球化学循环、污染物生物降解过程、肠道微生物生理生态与健康医学、生物活性物质高通量筛选和合成生物学等方面的应用渐趋成熟，成为未来功能微生物组学研究的重要技术。
2. 全基因组关联分析的微生物组学技术简介
全基因组关联分析（Genome-wide association study,GWAS）是表观遗传学的关键技术，相关成果2005年最早发表于Science杂志，针对健康人群和疾病人群，在人类全基因组水平研究单核苷酸多态性（SNP），筛选与疾病相关的核心基因。我们最近将这一技术思路引入到土壤微生物组学研究，针对高强度微生物甲烷氧化的水稻土、未发生甲烷氧化的水稻土，提出了全转录组水平的土壤微生物群落关联分析技术（Metatranscriptome-wide association study, MTWAS），改变了难培养微生物氧化大气甲烷的传统观点，研究结果被Nature Communications接受发表。
全基因组/转录组关联分析技术是未来微生物组学研究的重要技术。原因是，（1）高通量测序技术的普及性。海量DNA序列已经类似于环境理化参数分析，成为普通实验室的一种常规技术和必备的分析技能；（2）地球微生物组研究的复杂性。如前所述，每克土壤中微生物的数量可高达100亿，其中蕴含的基因数量可能高达40000亿。在绝大多数微生物功能未知的条件下，如何对海量的基因信息进行储存、分类和比较分析，MTWAS技术能够极大降低环境微生物组的复杂度，显著提高其研究与开发价值。
本次技术研讨会暨培训班分为理论和实践操作。须自己携带电脑（安装有JAVA1.6和R2.15或其更新的版本）。主要内容如下
(1)DNA/RNA-SIP（稳定性同位素核酸探针技术）
a. DNA-SIP基本操作
b. 稳定性同位素核酸探针研究的设计原则、技术核心与关键问题
c. 稳定性13C同位素核酸探针DNA-，rRNA-，mRNA-SIP原理与应用
d. 新一代高通量测序、微生物组学与SIP技术的结合与综合应用。
(2)Genome Assembly and Annotation
a. Gene Prediction（基因功能预测）
b. Functional Annotation and Pathway prediction （功能注释与代谢预测）
(3)Metagenomic Assembly and Annotation（宏基因组拼接）
a. De novo Assembly（De novo拼接）
b. Gene-targeted Assembly*（功能基因导向的Xander拼接策略）
c. Taxonomic Annotation （功能注释与生物分类）
(4)RDP Tools for Marker Gene Metagenomics （基于标靶基因的RDP生物信息分析）
a. RDP Tools and Resources (optional)（RDP数据资源与工具）
b. 16S rRNA Classifier（16S rRNA基因分类）
c. Fungal 28S Classifier（真菌28S rRNA基因分类）
d. Fungal ITS Classifier（真菌ITS基因分类）
e. Pipeline for processing/analyzing multi-gene amplicon data（PCR扩增子高通量测序的多目标多基因生物信息分析）
(5)Metatranscriptomics （宏转录组）
a. Functional and Taxonomic analysis（功能与分类分析）
b. De novo Assembly（De novo拼接）
c. Annotation（宏转录组功能注释分析）
d. Expression Analysis（宏转录组表达分析）
3.技术研讨会专家简介
(1)James R Cole教授，密西根州立大学微生物生态中心生物信息部主任。迄今在包括Science，Nature Biotechnology和PLoS Biology等刊物发表论文50余篇，他引总计10000余次。负责全球核糖体数据库项目（Ribosomal Database Project，简称RDP）和功能基因数据库平台建设，过去20余年来，RDP数据库从最初的471个序列，发展到如今231万高质量参考序列。具有丰富的生物信息学软件培训经验。主持开发了系列基因组/转录组分析软件，在组学数据标准化、质量控制、下游分析、问题导向发掘方面具有深厚造诣。多次主持美国微生物协会在世界各地的生物信息学培训工作，近年来负责开发了微生物功能组Xander软件，针对宏基因组中特定功能基因进行拼接、注释和比较基因组分析，其优势在于针对特异功能基因分析的准确性，并能深度发掘掘环境样品宏基因组/转录组中目标功能基因，最大程度利用环境组学数据，是一款具有面向科学问题导向的高通量序列生物信息分析的重要软件。目前，针对复杂土壤宏基因组中难以计数的、片段长度不一、准确程度各异的大量DNA序列，Xander软件已经针对固氮过程、反硝化过程基因开展拼接、注释和比较基因组分析，为深度挖掘新的未知微生物提供了重要的工具。
(2)柴本立研究员。密歇根州立大学微生物生态中心生物信息专家，长期从事遗传学与生物信息工程研究，致力于海量基因序列研究环境微生物群落多样性与功能的数据分析策略评价，主持开发了多个微生物群落分析软件与平台，被多个生物信息学软件作为基本软件包；设计开发了界面友好的微生物群落高通量数据分析公共平台，为世界各地的科研用户提供了重要技术支持；在微生物学研究领域具有重要的国际影响。在PNAS等国际顶级刊物发表多篇具有重要影响力论文。
(3)王琼研究员。美国密歇根州立大学微生物生态中心生物信息专家，具有扎实的医学与计算机科学研究背景，致力于开发功能微生物组学技术及其评价，开发了海量DNA序列中核心功能基因拼接的高效分析技术Xander，与世界各地20余个不同研究小组建立了实质性合作，在Nature Climate Change, PNAS，Nucleic Acids Res等刊物发表论文20余篇，第一作者论文单篇最高被引高达4000余次，被SCI数据库评为在微生物领域引用次数最高的文章之一。
(4)贾仲君研究员。主要从事微生物生态与进化研究。2008入选中科院****，2012年获中科院****终期评估优秀。担任中国土壤学会青年工作委员会副主任、江苏省土壤微生物学会副会长；主持了国家基金委重点、重大项目课题、科技部国际科技合作和973课题等项目，在包括Nature Communications等主流刊物发表论文80余篇，担任了地球科学Biogeosciences副主编、微生物学The Journal of Microbiology领域编委、Applied and Environmental Microbiology编委。
三、培训日程
| 时间 | 时间 | 内容 | 主持人 |
| 5月30日上午 | 星期一 | DNA-SIP操作实践 | 贾仲君 |
| 5月30日下午 | 星期一 | 土壤组学理论课程 | Jim Cole |
| 5月31日上午 | 星期二 | Ecoli基因组拼接 | 王琼 |
| 5月31日下午 | 星期二 | 宏基因组拼接 | 王琼 |
| 6月1日上午 | 星期三 | DNA-SIP操作实践 | 贾仲君 |
| 6月1日下午 | 星期三 | 标靶基因分析 | 柴本立,王琼 |
| 6月2日上午 | 星期四 | 宏转录组 | 柴本立 |
| 6月2日下午 | 星期四 | 可选 | |
四、培训时间：
u2016年5月29日至6月2日（星期日至星期四）
五、培训地点与费用：
u培训地点：南京土壤所土壤环境与污染修复院重点实验室、土壤所分析测试中心
u培训事项：会务组可统一安排住宿、费用自理。注册费人民币1600元。相关会务由南京友好会议会展服务有限公司协助办理，注册费请汇款至如下账户：
账 户 名：中国科学院南京土壤研究所
银行账号：4301010809001045180
开户银行：中国工商银行南京成贤街支行
（汇款时请在备注栏注明会议简称“SIP及微生物组学技术研讨会”）
六、报名方式：
1. 联 系 人：杜彦玲；yldu@issas.ac.cn
2. 联系电话：025-86881314；15895899930
稳定性同位素示踪DNA/RNA-SIP与全基因组关联分析技术研讨会暨培训班
（报名表）
| 姓名 | | 性别 | | 职称 | | ||||
| 工作单位 | | ||||||||
| 联系电话 | | Email | | ||||||
| 住宿 | 请填写以下信息 | ||||||||
| | 住宿要求 | □ 合住 | □ 单间 | ||||||
| （ ）月（ ）日入住，（ ）月（ ）日退房，共（ ）天。 | |||||||||
| 备注 | 世纪缘酒店、斯亚花园酒店（200-300元/天、北京东路店） | ||||||||
稳定性同位素示踪DNA/RNA-SIP与全基因组关联分析技术研讨会暨培训班
（2016年5月29日-2016年6月2日,详细日程）
第1天(2016年5月30日)
| 时间：2016年5月30日上午 | 内容：DNA-SIP操作实践 | |
| 地点：中国科学院土壤环境与污染修复院重点实验室 | ||
| 08:30-12:00 | (1) 微宇宙培养试验 (2) DNA超高速离心体系制备 (3) 超高速离心机上机操作 | |
| 注意事项 | ?实验将分组进行，请根据安排进行操作，勿串组实验； ?请根据老师安排，按操作规范使用仪器，注意实验安全 | |
| 12:00-14:00 | 午餐 | |
| 午餐 | ||
| 时间：2016年5月30日下午 | 内容：理论课程 | |
| 地点：惠联大楼第四报告厅；主持人： Jim Cole | ||
| 14:00-14:45 | Title: **** | |
| | Speaker: Jim Cole, Center for Microbial Ecology Michigan State University | |
| 15:00-15:45 | Title: 稳定性同位素示踪核酸DNA/RNA-SIP技术及其应用 | |
| | Speaker: Zhongjun Jia（贾仲君）, Institute of Soil Science | |
| 16:00-16:30 | Title: 基于13C-DNA的PacBio单分子测序技术及其应用 | |
| | Speaker: Baozhan Wang（王保战）, Institute of Soil Science | |
| 16:30-17:00 | Title：全转录组水平的土壤微生物群落关联分析及其应用 | |
| | Speaker: Yuanfeng Cai（蔡元锋）, Institute of Soil Science | |
| 17:00-17:30 | 讨论 | |
| 18:00-19:00 | 晚餐 | |
第2天（2016年5月31日）
| 时间：2016年5月31日上午 | 内容：纯菌基因组拼接理论与操作 | |
| 地点：惠联大楼第四报告厅；主持人：王琼 | ||
| 08:30-12:00 | Genome Assembly and Annotation 针对纯菌微生物基因组进行讲解示范单个微生物de novo测序；质控、测序去污染、去嵌合体、拼接组装、基因预测、功能注释、代谢途径分析 ?Genome Assembly (拼接理论) ?Gene Prediction（基因功能预测理论） ?Functional Annotation and Pathway prediction （功能注释与代谢预测） ?Demo (演示) ?Xander 拼接流程（从海量数据中筛选目标基因并拼接注释） | |
| 12:00-14:00 | 午餐 | |
| 午餐 | ||
| 时间：2016年5月31日下午 | 内容：宏基因,功能基因拼接理论与操作 | |
| 地点：惠联大楼第四报告厅；主持人：王琼 | ||
| 14:00-17:30 | Metagenomic Assembly and Annotation（宏基因组拼接） 针对宏基因组示范讲解。质控；拼接组装：MegaHit, SOAPdenovo；MetaVelvet; Meta-IDBA等、聚类Binning：TETRA; MetaCluster; Phymm等；基因注释：Prodigal, FragGeneScan；MetaGeneMark；MetaGeneAnnotator等；功能注释：RAMMCAP；Blast, Prokka等 ?De novo Assembly（De novo拼接理论） ?Gene-targeted Assembly*（功能基因导向的Xander拼接策略理论） ?Xander Demo （Xander演示） | |
| 18:00-19:00 | 晚餐 | |
第3天（2016年6月1日）
| 时间：2016年6月1日上午 | 内容：13C-DNA分离鉴定 | |
| 地点：中国科学院土壤环境与污染修复院重点实验室；主持人：贾仲君 | ||
| 08:30-12:00 | ?DNA超高速密度梯度离心分层分离 ?13C-DNA回收 ?13C-DNA鉴定 | |
| 12:00-14:00 | 午餐 | |
| 午餐 | ||
| 时间：2016年6月1日下午 | 内容：标靶基因分析 | |
| 地点：惠联大楼第四报告厅；主持人：柴本立,王琼 | ||
| 14:00-17:30 | RDP Tools for Marker Gene Metagenomics （基于标靶基因的RDP生物信息分析） ?RDP Classifier（16S, 真菌28S rRNA, 真菌ITS基因分类） ?Primer design and amplicon processing for HT PCR platform（新的RDP引物设计工具） ?HMM Models | |
| 18:00-19:00 | 晚餐 | |
第4天（2016年6月2日上午）
| 时间：2016年6月2日上午 | 内容：宏转录组 | |
| 地点：惠联大楼第四报告厅；主持人：柴本立、王琼、蔡元锋 | ||
| 08:30-12:00 | Metatranscriptomics （宏转录组） ?Metatranscriptomics vs Metagenomics vs Transcriptomics ?Functional and Taxonomic analysis（功能与分类分析） ?Expression Analysis（宏转录组表达分析） | |
| 12:00-14:00 | 午餐 | |
| 午餐 | ||
| 时间：2016年6月2日下午 | 内容：Optional | |
