宏基因组学(Metagenomics)是将环境样品中的微生物群落作为整体进行研究的学科。宏基因组测序与其他研究环境群落的方法相比,具有通量大、产出数据多、更为高效的优势。不仅能够获得环境物种组成和丰度信息,还能进行功能基因分析,比较样品间基因差异,研究物种间的代谢网络,通过深度挖掘具有应用价值的基因资源,为研究和开发新的微生物活性物质提供有力支持。
宏基因组调查通过对环境样品中的全基因组DNA进行高通量测序,获得单个样品的饱和数据量,进行微生物群落结构多样性,微生物群体基因组成及功能,特定环境相关的代谢通路等分析,从而进一步发掘和研究具有应用价值的基因及环境中微生物群落内部、微生物与环境间的相互关系。构建的环境微生物基因集,可为环境中微生物的研究、开发和利用提供基因资源库。


功能注释图
经典案例
人类出生第一年内肠道微生物的动态变化与形成 Cell Host &Microbe, 2015.
Dynamics and Stabilization of the Human Gut Microbiome during the First Year of Life.
本文对98个足月瑞典婴儿从出生到一岁期间的肠道菌群进行跟踪调查,并与妈妈的肠道菌群结构进行比较,从定性及定量两个角度详细阐述了婴儿出生一年的肠道菌群结构及其功能变化。本研究发现新生儿肠道菌群直接来源于母体,分娩方式很大程度上影响宝宝肠道菌群结构,相比较而言,顺产婴儿菌群结构与妈妈肠道菌群更相似,顺产新生儿菌群以拟杆菌、副拟杆菌、埃希氏菌/志贺氏菌为主,与胎粪及胎盘的菌群结构一致,而第一批定植在剖腹产新生儿肠道的菌群多为皮肤、口腔菌群或环境常见菌,如肠杆菌、嗜血杆菌、葡萄球菌、链球菌等,可能是生产时感染自外界环境。婴儿肠道菌群随时间有显著的变化阶段,纯母乳时期,肠道富集以乳糖代谢的菌群,随固体或半流体辅食添加,复杂多糖如果胶及淀粉代谢功能的菌群逐渐变为主力,并且断奶有助于婴儿肠道菌群快速趋于成人菌群结构,这一结果在12月大的断奶婴儿中发现。

图1 新生儿、4月龄、12月龄婴儿和母体肠道菌群系统发育研究

图2 顺产婴儿菌群结构与妈妈肠道菌群更相似

图3 顺产婴儿出生一年之内肠道菌群逐渐趋于稳定
推荐文献
[1] Disentangling type 2 diabetes and metformin treatment signatures in thehuman gut microbiota. Nature. 2015, doi:10.1038/nature15766.
[2] A catalog of the mouse gut metagenome. Nature Biotechnology. 2015, doi: 10.1038/nbt.3353.
测序策略
产品类型 | 建库类型 | 测序策略 | 建议数据量(Clean data) | 周期 |
宏基因组测序 | 常规文库 | Illumina Hiseq ,PE150 | 每个样品,至少完成 1Gb Clean data,哺乳动物肠道样本建议 4-5Gb/样,复杂环境(如海洋、土壤等)数据量建议增加到 8-10G/样本 | 55工作日 |
送样建议
样品类型 | 总量 | 浓度 | 其他要求 |
Meta样品 | m≥3μg | c≥20ng/μL | / |
FAQ
宏基因组测序常见问题