宏基因组测序原理?

问题一：如何用宏基因组测序？ 10分 宏基因组即生境中全部微小生物遗传物质的总和。它以环境样品中的微生物群体基因组为研究对象, 以功能基因筛选和测序分析为研究手段, 以微生物多样性、种群结构、进化关系、功能活性、相互协作关系及与环境之间的关系为研究目的。宏基因组学技术第一次使人类得以研究占环境中99%的不可培养的微生物种群，从而成为微生物研究的最前沿领域

对环境样本进行DNA提取后进行16S或18S等区域扩增，再对扩增产物进行建库、测序，然后对所得的数据进行生物信息学分析。生物信息分析主要包括OTU的生成及rank-abundance分析、取样充足性分析、丰度和多样性分析、菌群间差异分析、假设验证分析、进化树分析等。

问题二：宏基因组测序都能得到那些结果？可以用于什么研究？ 宏基因组测序，是对特定环境（或者特定生境）样品中的微生物群体基因组进行序列的测定，以分析微生物群体基因组成及功能，解读微生物群体的多样性与丰度，探求微生物与环境，微生物与宿主之间的关系，发掘和研究新的、具有特定功能的基因。宏基因组测序研究避开了微生物分离培养的过程，扩展了微生物资源的利用空间，为研究微生物相互作用提供了有效工具。阅微基因采用第二代高通量测序技术进行宏基因组学研究，无需构建克隆文库，可以直接对环境样品中的基因组片段进行测序，这避免了文库构建过程中利用宿主菌对样品进行克隆而引起的系统偏差，简化了宏基因组研究的基本操作，提高了测序效率，从而极大地促进了宏基因组学的发展。通过大量测序，可以获得样品的群落结构信息，如微生物物种在该环境下的分布情况及成员间协作关系等，通过还可以确定一些特殊的主要基于或者DNA片段。对于多个样品，还可做相应的比较分析，发掘样品间的相同点与不同点。

宏基因组测序，可以用于疾病研究，微生物种群分析，环境多样性分析，遗传多样性分析，只要有微生物的地方，就可以用到宏基因组测序

问题三：宏基因组分析和16srna的区别 功能基因芯和宏基因组测序的区别

基因组，Genome，一般的定义是单倍体细胞中的全套染色体为一个基因组，或是单倍体细胞中的全部基因为一个基因组。可是基因组测序的结果发现基因编码序列只占整个基因组序列的很小一部分。因此，基因组应该指单倍体细胞中包括编码序列和非编码序列在内的全部DNA分子。说的更确切些，核基因组是单倍体细胞核内的全部 DNA分子；线粒体基因组则是一个线粒体所包含的全部DNA分子；叶绿体基因组则是一个叶绿体所包含的全部DNA分子

转录组（transcriptome）广义上指某一生理条件下，细胞内所有转录产物的 *** ，包括信使RNA、核糖体RNA、转运RNA及非编码RNA；狭义上指所有mRNA的 *** 。

从定义上看，很明显，基因组一般指的是DNA（某些只含有RNA的生物除外），而转录组则指的是RNA。

问题四：宏基因组测序和焦磷酸测序什么区别 焦磷酸测序是454高通量测序平台的测序原理，宏基因组测序是高通量测序的服务项目中的一种，就是对环境样本中提取的总DNA直接进行测序，可以采用454或者Hiseq 2000 测序平台进行测序。454读长长，拼接效果比较好，但是费用比较高；Hiseq2000 读长较短，但是通量非常高，费用比较低。你可以根据自己的科研目的和经费进行选择。

问题五：16S测序和宏基因组测序有什么区别 一、16S测序原理

16S rDNA基因存在于所有细菌的基因组中，具有高度保守性。然而该基因序列还包括9个高变区（V1-V9），通过特异性引物对某一段高变区（如V3区）或某几段高变区（如V3-V4区）进行扩增测序，然后与数据库比对，可特异性识别细菌种类。

二、宏基因组测序原理

将基因组DNA随机打断成若干条500bp的小片段（类似于拼图中的单个形状不一的模块），然后连接接头（双端120bp），在片段两端加通用引物进行PCR扩增测序。将reads进行组装拼接（类似于将众多模块拼成一副完整），得到基因序列，众多基因构成完整的基因集。同时将获得的reads片段或组装好的基因序列与NCBI数据库进行比对，得到物种注释结果。

对于16S测序而言，任何一个高变区或几个高变区，尽管变异性再高，对于某些物种来说，这些高变区也可能十分相近，而能够区分它们的特异性序列片段有可能不在我们的扩增区域内。换言之，非全长的可变区序列覆盖范围不够导致无法鉴定到种。

宏基因组在建库之前会先将基因组DNA随机打断成若干小片段，而这些小片段中总有一些能够包含区分2个物种的基因差异序列。由于测序深度足够深，相当于覆盖了整个基因组的信息，因此在与NCBI数据库比对时，就能够注释到相应的种水平的物种。

问题六：请问有谁做过微生物宏基因组测序，公司反馈回来的数据都包含哪些，通常一个样得多少钱？ 数据内容：

1，原始的fastq文件。

2，数据分析报告：1，数据的质控 2，序列的拼接及拼接效果评估 3，对拼接contig序列的注释

4，基因的丰度分析，门纲科目属种的丰度分析 5，样本之间差异gene的分析

6，差异基因的功能分析（GO，pathway等） 7，样本间差异显著的物种分析

8，如果样本比较多可以组微生物类群结构分析。

价格方面可以私信我留个邮箱，我可以发你一些资料和价格。

问题七：为什么微生物宏基因组 是否需要定量分析 小木虫 为什么微生物宏基因组 是否需要定量分析 小木虫

宏基因组是指特定环境中全部生物（微生物）遗传物质的总和。宏基因组测序是利用高通量测序技术对环境样品中全部微生物的基因组进行测定，以获得单个样品的饱和数据量，可进行微生物群体的基因组成及功能注释，微生物群体的物种分类，多样性分析，群落结构分析，样品间的物种或基因差异以及物种间的代谢网络研究，探索微生物与环境及宿主之间的关系，发掘和研究新的具有特定功能的基因等。与传统方法相比，基于高通量测序的宏基因组研究无需构建克隆文库，这避免了文库构建过程中利用宿主菌对样品进行克隆而引起的系统偏差，简化了实验操作，提高了测序效率。此外，宏基因组测序研究摆脱了微生物分离纯培养的限制，扩展了微生物资源的利用空间，为环境微生物群落的研究提供了有效工具。通过宏基因组深度测序可以揭示或估计环境中真实的物种多样性和遗传多样性，挖掘具有应用价值的基因资源，应用于开发新的微生物活性物质，为研究和开发新的微生物活性物质提供有力支持。

16S测序和宏基因组测序有什么区别?

Curtis Huttenhower团队使用该方法还特意分别做了口腔、粪便宏基因组与宏转录组关系的研究2。该研究于2014年发表于PNAS，他们发现：

1）冷冻、乙醇、RNAlater三种保存条件中的微生物群落、宏基因组和宏转录组高度一致。不同保存方法对标本内的生物学信息影响不大。

2）口腔微生物能进入肠道并存活下来的数量很少、转录活性也很低。口腔和肠道的环境差异很大，人体微生物中能同时适应两种环境的数量很少；

3）宏基因组和宏转录组中的生物功能在有很高的一致性下图；

4）个体间的稳定性：宏基因组 > 宏转录组 > 微生物群落；

5）多数基因在RNA水平上的变异 > DNA水平上的变异。

说明：

KEGG注释后一共获得3,292个相对丰度 > 0.01%的KOs。KOs（基因）和KOs（转录本）的平均相对丰度有很高的相关性 (Spearman’s r = 0.76)。图A至图H为8个不同的KOs分类：1）红点是RNA > DNA的KOs；2）蓝点是DNA > RNA的KOs；3）x或y轴上的点表示一个数据集中丰度为零，而另一个数据集中的丰度不为零的KOs。

2018年HUMAnN第二版发表于Nature Methods3。与第一版相比，HUMAnN2能将功能分析和物种分类信息整合到一起，通过分层分析快速、准确进行物种水平分析。Curtis Huttenhower团队进行的IBD患者肠道菌群生态系统的多组学研究在2019年被NATURE杂志刊出，其中宏基因组和宏转录组的关键分析均由HUMAnN2完成4。

以COG丰度估计为例分层HUMAnN2分析法在敏感度、精确度、精准度、速度、内存使用多个方面都表现出色，如下图所示。

接着2020年又更新到HUMAnN3。第三版与第二版相比：

1） 物种分类分析部分使用最新版的MetaPhlAn 3.0；

2） 蛋白注释使用UniProt/UniRef 2019_01序列和注释信息；

3） 物种数量是HUMAnN2的2倍多，基因家族数量是HUMAnN2的3倍多；

4） 更多步骤提供可调节的参数；

5） 蛋白序列比对使用diamond 0.9。

Github地址： https://huttenhower.sph.harvard.edu/humann3/

安装和测试：

还在被宏基因组宏转录组分析方法选择和流程搭建困扰的同学，不然试试多快好省的HUMAnN。

文献：Best practices for analysing microbiomes. nature reviews microbiology 2018

文献：

Bioinformatics tools for quantitative and functional metagenome and metatranscriptome data analysis in microbes. Brief Bioinform. 2018

参考： 盘点宏转录组分析方法

16S rDNA测序及宏基因组测序都是研究微生物的重要方法，那么问题来了：这两者到底有什么区别呢?什么情况下需要做16S测序?什么情况下需要做宏基因组测序?什么情况下需要二者结合使用呢?

在解决这个问题前，我先要来说说什么是 宏基因组测序：

微生物测序研究常用手段包括16S等扩增子测序和宏基因组测序，这两者技术手段的主要区别如下：

16S rDNA基因存在于所有细菌的基因组中，具有高度的保守性。该序列包含9个高变区和10个保守区(如下图)，通过对某一段高变区序列(V4区或V3-V4区)进行PCR扩增后进行测序，得到1500bp左右的序列。宏基因组测序则是将微生物基因组DNA随机打断成500bp的小片段，然后在片段两端加入通用引物进行PCR扩增测序，再通过组装的方式，将小片段拼接成较长的序列。

16S测序主要研究群落的物种组成、物种间的进化关系以及群落的多样性。宏基因组测序在16S测序分析的基础上还可以进行基因和功能层面的深入研究(GO、Pathway等)。

16S测序得到的序列很多注释不到种水平，而宏基因组测序则能鉴定微生物到种水平甚至菌株水平。对于16S测序而言，任何一个高变区或几个高变区，尽管具有很高的特异性，但是某些物种(尤其是分类水平较低的种水平)在这些高变区可能非常相近，能够区分它们的特异性片段可能不在扩增区域内。宏基因组测序通过对微生物基因组随机打断，并通过组装将小片段拼接成较长的序列。因此，在物种鉴定过程中，宏基因组测序具有较高的优势。

Tips： 通常情况下，在微生态研究中，建议同时结合宏基因组测序和16S测序两种技术手段，可以更高效、更准确地研究微生物群落组成结构、多样性以及功能情况。

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