宏基因组学

宏基因组学（Metagenomics），也称元基因组学，利用新一代高通量测序技术（NGS）以特定环境下微生物群体基因组为研究对象，在分析微生物多样性、种群结构、进化关系的基础上，可进一步探究微生物群体功能活性、相互协作关系及与环境之间的关系，发掘潜在的生物学意义。与传统微生物研究方法相比，宏基因组测序技术规避了绝大部分微生物不能培养、痕量菌无法检测的缺点，因此近年来在环境微生物学研究中得到了广泛应用。

技术优势

通量高，拥有标准化实验室和高通量测序平台，数据库可靠；

可检测不可培养物种，可检测痕量微生物；

专业的生物信息团队，可以满足个性化的生物信息分析要求。

技术路线

技术参数

样本要求

土壤        10 g/sample

粪便        3-5 g/sample

血液        10 mL/sample

污泥/沉积物 5-10 g/sample

DNA         总量 ≥ 1 μg、浓度 ≥ 100 ng/μL

检测平台

测序平台：Illumina Hiseq Xten 或 Nova Seq6000

测序策略：PE150

测序深度：6G/10G/15G/20G

检测范围

基于¹³C 标记的葡萄糖（Glucose）碳代谢流分析

基于¹³C标记的谷氨酰胺（Glutamine）碳代谢流分析

基于¹⁵N标记的谷氨酰胺（Glutamine）氮代谢流分析

常规项目周期

实验检测：45个工作日（从收到客户预付款并收到样品之日起）

数据分析：20个工作日

应用方向

1、医学领域：代谢病研究、肿瘤癌症研究等；

2、畜牧领域：肠道、瘤胃（如产甲烷菌类群）与动物健康/营养消化研究等；

3、农业领域：根际微生物与植物互作、农业耕作/施肥处理与土壤微生物群落研究等；

4、环境领域：雾霾处理、污水治理、石油降解、酸性矿水处理及海洋环境研究等；

5、生物能源：特殊功能的菌株、基因挖掘、工程菌的开发研究；

6、特殊极端环境：极端环境条件下的微生物类群研究。

案例分析

Assembly of 913 microbial genomes from metagenomic sequencing of the cow rumen

牛瘤胃基因组测序中913个微生物基因组的合成

牛瘤胃适合于将植物物质分解成能量和营养物质，这一任务主要由瘤胃微生物群编码的酶来完成。作者对43头苏格兰牛瘤胃进行了宏基因组测序，得到800Gb数据，并以此拼装得到了913个细菌和古菌基因组草图。这些基因组大多是之前未测序的菌株和物种。这些草图基因组包含69000种预测参与碳代谢的蛋白，其中90%以上匹配不到数据库上。这里提出的913个基因组改进了元组学阅读分类，与我们自己的数据相比提高了7倍，与其他可公开获得的瘤胃数据相比提高了5倍。因此，我们的数据集大大提高了公共数据库中瘤胃微生物基因组的覆盖率，为发现降解酶和研究瘤胃微生物提供了宝贵的资源。

参考文献

[1]Stewart R D, Auffret M D, Warr A, et al. Assembly of 913 microbial genomes from metagenomic sequencing of the cow rumen[J]. Nature Communications, 2018, 9(1):870.

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