下一代测序 (NGS)/宏基因组学

宏基因组学

宏基因组学方法使用来自许多不同生物体的基因组DNA，通常是在微生物组内。宏基因组学分析比单一物种研究提出了不同的挑战，因为微生物组样本可能包含数千种物种，其中许多是新的且密切相关的。

宏基因组学是另一种有用的生物信息学工具，用于获取整个生物群落的遗传信息。它也是一个强大的工具，可以产生关于微生物功能的新发现。例如，使用宏基因组学新发现的基于视紫红质的光异养或氨氧化古菌令人惊叹。 使用宏基因组学，可以获取微生物群落的的功能基因组成。 Thomas 等人的“宏基因组学——从采样到数据分析的指南”为我们提供了一个典型宏基因组项目的流程图，包含以下步骤：实验设计、采样、样品分级、DNA提取、DNA测序、组装、分箱、注释、统计分析、数据存储、元数据和数据共享。

宏基因组学可用于研究未培养生物体的DNA。超过99%的微生物无法培养。宏基因组是指一组生物体的全部遗传信息。宏基因组学可以对从土壤、海水、海底、空气、动物粪便等采集的样本进行。例如，Venter 等人展示了如何对萨加索海海水的环境基因组鸟枪测序进行。 发现了大约120万个新基因。两个主要问题是给定样本中存在多少微生物以及它们提供了哪些功能。

宏基因组学处理流程包括样本收集；DNA读取测序、序列与参考基因组的比对、比对文件和交互式分析与可视化。序列比对使用BLAST、Megablast、BLAT和SSAHA进行。通过使用BLAST识别DNA中的物种。然后进行基于NCBI分类学的分析。Megan宏基因组分析仪是使用SEED分类的功能分析。IMG/M和MG-RAST是不同的宏基因组分析工具。最近进行了宏基因组分析研究的各种应用。使用宏基因组学进行的肥胖和瘦弱双胞胎核心肠道微生物组研究表明，瘦弱和肥胖个体的微生物群存在系统发育多样性。 宏基因组学涉及分箱。分箱是将DNA序列分类到可能代表单个基因组或来自密切相关生物体的基因组的组中的过程。分箱可以是基于组成的或基于相似性的。与水样相比，土壤样品的宏基因组测序更具挑战性，这主要是由于土壤中微生物分布不均。