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宏基因组学（Metagenomics）也称为元基因组学，是以样品中的微生物群落作为整体进行研究的学科。自然界中约有99%的微生物是不能在实验室条件下进行纯化培养的。宏基因组学研究不要求对每个微生物进行分离纯化培养，而是直接从样品中提取基因组DNA后进行测序分析。通过宏基因组测序，能够解释微生物群落多样性、种群结构、进化关系、功能活性及环境之间的相互协作关系，极大地扩展了微生物学研究范围。
目前宏基因组测序可以分为环境微生物多样性检测和宏基因组de novo测序。其中环境微生物多样性检测是指通过对环境中微生物16S rDNA高变区/ITS 的PCR扩增产物进行高通量测序，分析该环境下微生物群落的多样性和分布规律。宏基因组de novo测序是指对环境样品中所有微生物基因组DNA片段化后进行高通量测序，然后进行序列组装和基因注释，获得部分不可纯培养微生物的基因组序列，分析该环境下所有微生物基因集信息。
2.16s rDNA测序
2.1 16s rDNA测序的原理
16s rDNA基因存在与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，通过对某一段高变区序列进行PCR扩增后进行测序，得到1500bp左右的序列。其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。下图为细菌的16s区域。
2.2 16s rDNA测序的技术路线
2.3 16s rDNA测序的样品要求
(1) 样品采集：由于环境条件的变化对微生物影响很大，因此要求样品采集条件保持高度一致。为了防止微生物死亡或DNA降解，采样后立即冷冻保存。
(2) 样品DNA：环境因素异常复杂，许多物质或抑制因子会影响后续PCR、测序文库构建和序列测定，常规提取方法不一定合适，建议按公司要求采用专用试剂盒提取。基因组DNA浓度＞50 ng/μl，总量＞5 μg，OD 260/280在1.8-2.0之间，并确保电泳检测无明显RNA条带，基因组条带清晰、完整；基因组DNA完全无降解；提供DNA电泳检测照片，用自封袋密封后随样品一起送样。
(3) 样品保存期间切忌反复冻融。
(4) 送样管务必标清样品编号，管口使用Parafilm膜密封。
2.4 16S rDNA测序结果分析
测序下机的数据经过处理后进行生物信息分析。1)对原始数据进行过滤，去除低质量数据，得到干净数据后进行后续分析；2）将Paired-end reads拼接为Tags,并且去冗余，获取Unique Tags；3）对Unique Tags 进行聚类，生成OUT；4）利用生成的OUT进行物种分类和统计，单样品复杂度分析，样品间复杂度分析，样品间显著差异分析等等。
3. 宏基因组 de novo测序
3.1 宏基因组 de novo测序原理
宏基因组测序是对环境样品全部微生物的总DNA进行高通量测序，主要研究微生物的种群结构、基因功能活性、微生物之间的相互协助关系以及微生物与环境之间的关系。宏基因组测序研究摆脱了微生物分离纯化培养的限制，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。
其是将微生物基因组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。其可以在16S测序分析的基础上进行基因和功能层面的深入研究（GO，Pathway等）。
3.2 宏基因组测序技术路线
3.3 宏基因组 de novo测序样品要求
（1） 样品采集：采集条件的一致是最为重要的环节，需严格按照标准采样，采样后立即冷冻保存。
（2）样品DNA：环境因素异常复杂，许多物质或抑制因子会影响后续PCR、测序文库构建和序列测定，常规提取方法不一定适合，建议按公司要求采用专用试剂盒提取。基因组DNA浓度＞100 ng/μl，总量＞20 μg，OD 260/280在1.8-2.0之间，并确保电泳检测无明显RNA条带，基因组条带清晰、完整；基因组DNA完全无降解；提供DNA电泳检测照片，用自封袋密封后随样品一起送样。
（3）样品保存期间切忌反复冻融。
（4）送样管务必标清样品编号，管口使用Parafilm膜密封。
3.4 宏基因组 de novo测序结果分析
测序下机的数据经过处理后进行生物信息分析。步骤如下：1）对原始数据进行过滤，去除低质量数据，得到干净数据（Clean Data）进行后续分析；2）通过比对去除源自宿主 DNA 的序列；3）对去除宿主 DNA 后的reads 进行序列组装，并对组装结果进行评估；4）从评估结果中挑选最佳组装结果，分析物种的组成和丰度、预测基因 ORF 并进行注释分析。
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文献和实验qiangshou2010 我想问个这几天一直想不明白的事情。 现在人类基因组测序早就完成了，也开始了其它物种的测序，包括猴子---恒河猴，rhesus,这几天我查了猴子的几个基因，发现在它的序列里包括了一部分的N。这些N表示什么意思呢？是当时没有测出来？还是不能找到合适的样本，才测不出来的？ 在哪里可以查到序列完全测出来的物种呢？就拿猴子来说，哪种猴子的序列是测全了的呢？ zhujoker
海边海鸥 偶的题目大致是研究某一细菌产生ESBLs,其基因组中含有耐药基因，但是表型（药敏试验仍对该类抗生素敏感）阴性。可能存在某些机制使该耐药基因未表达。打算进行该两株的全基因组测序，想请教一下主要从哪几方面考虑未表达的可能性。谢谢大家:) 海边海鸥 怎么没有建议呢？ zhujoker 我来胡说2句吧，不知道细菌基因组有没有甲基化修饰，自己不做细菌，所以不能确定（但是偶刚才查一下的确好像
，并参加了比赛。宏基因组测序我们诊断传染病的方法叫做宏基因组测序。总的思路是，我们对临床样本中的所有核酸(DNA和RNA)进行排序，并使用计算软件分析数据，以找到众所周知的“大海捞针”。我们寻找的一般是去年，我们描述了使用宏基因组测序成功诊断一种罕见但可治疗的细菌感染(神经钩端螺旋体病)，该感染发生在一名14岁的危重男孩身上，他已经病了4个多月而未被诊断。对于具有广泛鉴别诊断(疟疾、伤寒、登革热、埃博拉等)的急性热带病等疾病，无偏元基因组测序是一种非常有吸引力的诊断检测方法。我们在《基因组医学》杂志
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