宏基因组测序（元基因组测序）

      宏基因组测序是对特定环境中的整个微生物群落的基因组信息进行检测，进而研究生境中微生物的群落结构、物种分类、进化关系、基因功能及微生物与生境之间的相互作用关系的一项测序技术。
宏基因组测序不依赖传统的微生物分离纯化技术，直接提取生境样本中的总DNA进行测序，为鉴定低丰度的微生物群落和获得更多新基因等提供了新的途径。

实验路线

数据分析流程

技术参数/样本要求

• 环境及临床样本（干冰或冰袋运送）
• 土壤≥ 10 g（污染土壤样本要适当增加送样量，20 g）；粪便≥ 2 g；
• 水体样本：滤膜（滤膜直径3-4 cm）；拭子样本≥ 2个；
• DNA（干冰或冰袋运送）
• DNA：浓度≥ 50 ng/μL；总量≥ 2 μg；DNA要有明显主带，无降解，OD260/280= 1.8-2.0
• 数据量 推荐6G

数据分析结果展示

案例解析

案例一 现代死水环境样本的宏基因组学研究

本研究通过宏基因组学以及生物信息学技术来研究Banyoles湖泊岩溶地区碳，与某种细菌群体紧密偶联的氮和硫的代谢途径。目前，在自养生物和异养生物钟都发现了潜在的氮固定和脱氮功能。其中，绿硫细菌科主要在碳和氮固定中发挥作用。弯曲菌目含有大量的脱氮基因。盖氏铁柄杆菌属被推测与脱氮，铁氧化，碳的固定有关。另外，盖氏铁柄杆菌属还可能与铁循环有关。拟杆菌目具有较高丰度，并且表现出潜在的将**盐还原成铵盐的能力等。总之，该研究为我们提供了更详细的角度来认识缺氧环境下的微生物生态学，同时可能有助于开发新的地球化学指标来推断古老生态系统中，生物学和化学的相互作用。

原文出处：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 完全肠内营养治疗儿童克罗恩式病后的宏基因组学研究

本文作者通过宏基因组测序来分析肠道微生物与儿童克罗恩氏病（Crohn's disease, CD）的之间的关系，同时分析完全肠内营养（exclusive enteral nutrition，EEN）治疗后对克罗恩氏病肠道微生物的影响。

研究发现，没有经过EEN治疗的CD病人的肠道微生物的多样性相对于正常人要低（p= 0.006）。另外，ENN治疗后会导致微生物多样性的下降，同时，细菌的群落结构较正常人也发生较大的不同。在基因功能方面，CD病人的肠道微生物较正常人更广泛。但是，其群落多样性有所下降。在CD病人中，与细胞膜转运，硫还原，和营养合成相关的基因较正常人有所不同。与生物素和硫胺素合成相关的基因丰度在EEN治疗后有所下降，而与亚精胺、腐胺生物合成的基因丰度有所增加。因此，EEN治疗CD与调节肠道微生物的多样性有关。

原文出处：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.