?宏基因組測序（元基因組測序）

? ? ? 宏基因組測序是對特定環境中的整個微生物群落的基因組信息進行檢測，進而研究生境中微生物的群落結構、物種分類、進化關系、基因功能及微生物與生境之間的相互作用關系的一項測序技術。
宏基因組測序不依賴傳統的微生物分離純化技術，直接提取生境樣本中的總DNA進行測序，為鑒定低豐度的微生物群落和獲得更多新基因等提供了新的途徑。

實驗路線

數據分析流程

技術參數/樣本要求

• 環境及臨床樣本（干冰或冰袋運送）
• 土壤≥ 10 g（污染土壤樣本要適當增加送樣量，20 g）；糞便≥ 2 g；
• 水體樣本：濾膜（濾膜直徑3-4 cm）；拭子樣本≥ 2個；
• DNA（干冰或冰袋運送）
• DNA：濃度≥ 50 ng/μL；總量≥ 2 μg；DNA要有明顯主帶，無降解，OD260/280= 1.8-2.0
• 數據量 推薦6G

數據分析結果展示

案例解析

案例一 現代死水環境樣本的宏基因組學研究

本研究通過宏基因組學以及生物信息學技術來研究Banyoles湖泊巖溶地區碳，與某種細菌群體緊密偶聯的氮和硫的代謝途徑。目前，在自養生物和異養生物鐘都發現了潛在的氮固定和脫氮功能。其中，綠硫細菌科主要在碳和氮固定中發揮作用。彎曲菌目含有大量的脫氮基因。蓋氏鐵柄桿菌屬被推測與脫氮，鐵氧化，碳的固定有關。另外，蓋氏鐵柄桿菌屬還可能與鐵循環有關。擬桿菌目具有較高豐度，并且表現出潛在的將**鹽還原成銨鹽的能力等?？傊?，該研究為我們提供了更詳細的角度來認識缺氧環境下的微生物生態學，同時可能有助于開發新的地球化學指標來推斷古老生態系統中，生物學和化學的相互作用。

原文出處：Llorens-Marès T, Yooseph S, Goll J, et al. Connecting biodiversity and potential functional role in modern euxinic environments by microbial metagenomics. ISME J. 2015, 9(7): 1648-1661.

案例二 完全腸內營養治療兒童克羅恩式病后的宏基因組學研究

本文作者通過宏基因組測序來分析腸道微生物與兒童克羅恩氏病（Crohn's disease, CD）的之間的關系，同時分析完全腸內營養（exclusive enteral nutrition，EEN）治療后對克羅恩氏病腸道微生物的影響。

研究發現，沒有經過EEN治療的CD病人的腸道微生物的多樣性相對于正常人要低（p= 0.006）。另外，ENN治療后會導致微生物多樣性的下降，同時，細菌的群落結構較正常人也發生較大的不同。在基因功能方面，CD病人的腸道微生物較正常人更廣泛。但是，其群落多樣性有所下降。在CD病人中，與細胞膜轉運，硫還原，和營養合成相關的基因較正常人有所不同。與生物素和硫胺素合成相關的基因豐度在EEN治療后有所下降，而與亞精胺、腐胺生物合成的基因豐度有所增加。因此，EEN治療CD與調節腸道微生物的多樣性有關。

原文出處：Quince C, Ijaz U Z, Loman N, et al. Extensive Modulation of the Fecal Metagenome in Children With Crohn’s Disease During Exclusive Enteral Nutrition. Am J Gastroenterol. 2015, 110(12): 1718-1729.?