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宏基因組測序

產品介紹

    宏基因組測序

    宏基因組學(Metagenomics),又稱元基因組學,是由 Handelman 提出的一種直接對微生物群體中包含的全部基因組信息進行研究的手段,以特定生境中的整個微生物群落為研究對象,采用高通量測序技術,獲得環境微生物基因組信息總和,以研究環境微生物的群落結構、物種分類、系統進化、基因功能以及代謝通路等。之后 Kevin 等對 Metagenomics 進行了定義,即“繞過對微生物個體進行分離培養,應用基因組學技術對自然環境中的微生物群落進行研究”的學科。它規避了對樣品中的微生物進行分離培養,提供了對無法分離培養的微生物進行研究的途徑,避免了實驗過程中由環境改變引起的微生物序列變化所帶來的偏差。
    近年來,隨著測序技術和信息技術的快速發展,利用新一代測序技術(Next Generation Sequencing)研究 Metagenomics,能快速準確的獲得大量生物數據和豐富的微生物研究信息,從而成為研究微生物多樣性和群落特征的重要手段。如致力于研究微生物與人類疾病健康關系的人體微生物組計劃(HMP, Human Microbiome Project, http://www.hmpdacc.org/),研究全球微生物組成和分布的全球微生物組計劃(EMP, Earth Microbiome Project, http://www.earthmicrobiome.org/)都主要利用高通量測序技術進行研究。 

    宏基因組產品特色

    1. 微生物無需分離培養,且通過該技術可以客觀還原微生物菌群結構
    宏基因組測序技術,無PCR擴增環節,可以避免非特異性擴增問題,并且可以完整呈現微生物菌群的結構(Knight, et al, 2012)。
    2. 在客觀還原菌群結構的基礎上,同時可以對群落微生物的功能進行研究
    基于16S核糖體的微生物多樣性研究方法,可以基于物種豐度進行功能豐度的預測,但是不能更進一步探究微生物的具體功能。而傳統的微生物基因組方法,也需要構建大量的克隆篩選文庫,才能獲得微生物的功能基因。
    宏基因組測序可以直接基于環境中的所有微生物的基因序列,進行微生物的基因相關功能研究(Handelsman, et al, 1998; Blow, et al, 2008; Thomas, et al, 2012)。

    生物信息分析流程

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    常見問題

    1.微生物多樣性分析和宏基因組有哪些區別?

    1)兩個平臺技術上有很大差別。微生物多樣性測序區域為 16S rDNA 核糖體 / ITS / 18S rDNA,我們也叫擴增子測序。而宏基因組測序為基因組 DNA 序列。
    2)由于二者在平臺技術上不同,從而在分析上也是不同,且各有優勢,選取上可根據研究目的的不同來進行抉擇:如果僅僅關注環境的群落構成,包括哪些優勢菌屬和非優勢菌屬,則微生物多樣性就可以滿足需求。而需要在群落構成的基礎上進一步挖掘更深的功能信息。則建議宏基因組測序。
    或者可以先大樣本量進行微生物多樣性分析,并根據多樣性分析結果挑選合適的樣本進行宏基因組測序,更深一步的探究群落物種的功能特性。

    2.宏基因組測序可否同時獲取細菌、真菌、浮游生物、病毒等的信息?

    可以。因為宏基因組測序提取為環境樣本總 DNA,獲取這些總 DNA 信息后,進行序列的拼接組裝以及基因的預測。拼接的基因組信息包含環境中的細菌、真菌、浮游生物、病毒(DNA 病毒)。因此是可以同時獲取這些微生物的信息,并同 NCBI NR 庫比對,獲取物種注釋信息,以及蛋白注釋信息。

    3. 宏基因組測序的測序量建議多少?

    視環境樣本的復雜程度,建議的測序量要求不同。比如土壤樣本一般來說成分更為復雜,建議的測序量要高于其他環境樣本。其次腸道樣本的多樣性程度也比較高,建議可以多測一些。一般成分相對簡單一些的建議測到 6 Gb,而成分相對而言復雜一些的樣本建議測到 10 Gb 以上。 
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