宏基因組測序
宏基因組/宏轉(zhuǎn)錄組測序
【添加時間：2016-09-20 14:30:31】【來源：】【作者：dggadmin】
宏基因組學這一概念最早是在1998年由威斯康辛大學植物病理學部門的Jo Handelsman等提出的，是源于將來自環(huán)境中基因集可以在某種程度上當成一個單個基因組研究分析的想法，而宏的英文是“meta-”，具有更高層組織結(jié)構(gòu)和動態(tài)變化的含義。后來加州伯克利分校的Kevin Chen和Lior Pachter將宏基因組定義為“應用現(xiàn)代基因組學的技術直接研究自然狀態(tài)下的微生物的有機群落，而不需要在實驗室中分離單一的菌株”的科學。
宏基因組學研究的對象是特定環(huán)境中的總DNA，不是某特定的微生物或其細胞中的總DNA，不需要對微生物進行分離培養(yǎng)和純化，這對我們認識和利用未培養(yǎng)微生物提供了一條新的途徑。
宏基因組測序無需PCR擴增，其實驗流程見下圖：
宏基因組測序無需PCR擴增，其實驗流程見下圖：
圖1 宏基因組/宏轉(zhuǎn)錄組實驗流程
宏基因組數(shù)據(jù)的標準分析流程通常包括質(zhì)量控制、rRNA識別、序列組裝 (assembly)、基因預測 (gene calling)、基因注釋 (功能和生物來源的annotation) 等步驟（如下圖）。其個性化分析多種多樣，例如多樣性分析(PCoA、NMDS等排序分析、PerMANOVA/Anosim分析)、LEfSE分析、與環(huán)境因子的關聯(lián)分析 (Mantel test、方差分解分析VPA等)、網(wǎng)絡分析，等等。
圖2 宏基因組/宏轉(zhuǎn)錄組生物信息分析流程
宏基因組生物信息分析結(jié)果示例如下：
圖3 用柱狀圖呈現(xiàn)不同處理之間功能類別(SEED subsystems功能庫Level 1 水平)的豐度差異(Fierer et al. PNAS 2012)
圖3 用柱狀圖呈現(xiàn)不同處理之間功能類別(SEED subsystems功能庫Level 1 水平)的豐度差異(Fierer et al. PNAS 2012)
圖4 用PCoA圖呈現(xiàn)微生物群落(a. 16S rRNA)與功能(b. 宏基因組)在beta多樣性上的差異(Fierer et al. PNAS 2012)
圖5 比較不同處理(非根際土與根際土)之間的微生物功能網(wǎng)絡(Menders et al. ISME J 2014)
圖中藍色節(jié)點表示功能，紅色節(jié)點為細菌門，連線表示兩節(jié)點之間存在顯著相關。
圖中藍色節(jié)點表示功能，紅色節(jié)點為細菌門，連線表示兩節(jié)點之間存在顯著相關。
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