高通量测序技术在宏基因组学中的应用
高通量测序技术及其在基因研究中的应用
高通量测序技术及其在基因研究中的应用随着科技的不断发展，生命科学领域也在不断涌现出新的技术和方法。
其中，高通量测序技术是最重要的一种技术之一。
通过高通量测序技术，不仅可以快速准确地测定DNA序列，还可以对基因表达、DNA甲基化、蛋白质互作等多个方面进行深入研究，为生物学领域的研究提供了有力的工具。
下面将对高通量测序技术及其应用进行详细介绍。
一、什么是高通量测序技术高通量测序技术又称为第二代测序技术，它是指一种通过并行测序的方式，对样本中的DNA进行高速测量并获取其序列信息的技术。
高通量测序技术的原理非常简单，它将DNA样本进行随机的分离、扩增、分离、读取等多个步骤，最终生成数百万条DNA片段的测序产物。
这些产物可以通过计算机软件进行处理和分析，获得整个DNA序列的信息。
二、高通量测序技术的类型高通量测序技术的发展已经经历了多个阶段。
目前，市面上已经存在多个高通量测序技术平台。
其中最常用的是Illumina公司和Ion Torrent公司的高通量测序技术。
Illumina公司的高通量测序技术基于测序-合成（sequencing-by-synthesis，SBS）原理，并采用双端30bp或100bp定向测序或PE150bp或PE250bp的测序方式，单个测序通量可达到数百Gb-数Tb。
而Ion Torrent公司的高通量测序技术则采用了基于半导体学的测序原理，并采用了无筛分子筛分子筛分子筛分子筛分子筛分子筛分子筛分子筛分子筛分子筛分子筛分子筛分子筛分子筛分子筛分子筛分子筛分子简单的操作流程，可以对小型基因组进行有效的测序。
三、高通量测序技术在基因研究中的应用高通量测序技术在基因研究中应用广泛，其中最常用的是全基因组测序、RNA测序、甲基化测序等。
1、全基因组测序全基因组测序是指通过高通量测序技术，对生物的整个基因组进行测序。
通过全基因组测序，可以获取整个基因组的序列信息，并对基因组结构、基因型等方面进行研究。
宏基因组学研究进展
宏基因组学研究进展在生物学领域，宏基因组学作为一门新兴的前沿学科，为我们揭示了大量未知的生物世界奥秘。
本文将通过介绍宏基因组学的基本概念、研究现状、研究方法、研究成果及其局限性，带领大家全面了解宏基因组学的研究进展。
宏基因组学是一门研究存在于生物群落中的基因及其多样性的学科。
它通过运用高通量测序、生物信息学和系统生物学等技术手段，对整个生态系统中的微生物基因组进行深入研究，旨在揭示微生物群落中隐藏的生物多样性和生态功能。
随着16S rRNA基因测序技术的发展，宏基因组学研究取得了突破性进展。
尤其是近几年，宏基因组学研究在环境微生物多样性、病原菌感染机制以及生物医药等领域表现出巨大的应用前景。
发展趋势表明，宏基因组学将进一步推动生命科学领域的发展，为人类解决一系列生态和健康问题提供有力支持。
在宏基因组学研究中，实验设计、数据分析和模型构建等方面都至关重要。
实验设计需要考虑样品的采集、处理和文库构建等环节；数据分析则需借助一系列生物信息学技术和算法，对海量数据进行有效挖掘和精准解析；模型构建则需要以数据为基础，构建能准确描述微生物群落结构和功能的数学模型。
宏基因组学研究已经取得了一系列令人瞩目的成果。
例如，通过研究海洋微生物群落，科学家发现了许多新的微生物种类和基因，揭示了海洋生态系统的运行机制；同时，宏基因组学研究还在病原菌感染、生物医药等领域表现出极大的应用潜力，为解决一些重大疾病提供了新的思路和方法。
这些成果不仅丰富了我们对生物世界多样性的认识，也为我们提供了大量宝贵的生物资源。
然而，尽管宏基因组学研究已经取得了显著的成果，但仍存在一定的局限性。
例如，采样过程中可能会受到污染，导致结果出现偏差；另外，数据分析过程中可能存在技术难点，如噪声数据的处理、稀有物种的检测等。
此外，宏基因组学研究还面临着理论和方法上的挑战，例如如何构建更为精准的微生物群落模型，如何将宏基因组学研究成果应用于实践等等。
总之，宏基因组学作为一门新兴的生物学分支，为我们揭示了大量未知的生物世界奥秘。
高通量测序技术在生物学中的应用
高通量测序技术在生物学中的应用随着DNA测序技术的不断发展，高通量测序技术已经成为了目前最主要的测序技术。
高通量测序技术具有测序速度快、数据量大、准确度高等优势，因此在生物学中得到了广泛的应用。
本文将从生物学角度出发，探讨高通量测序技术在生物学中的应用。
一、基因组学1. 组装完整基因组高通量测序技术可以在短时间内获取大量基因组序列，这使得组装完整基因组变得相对容易。
可以利用高通量测序技术对某个物种的全基因组进行测序，然后将碎片对齐组装成一条完整的染色体或者基因组序列。
这种方法可以为后续研究提供大量基础数据。
2. 鉴定基因组变异基因组中存在大量的单核苷酸多态性（SNP）和结构变异。
高通量测序技术可以通过对多个个体的基因组进行测序，快速鉴定基因组中的变异。
这种方法可以为后续研究基因组变异与个体表型相关性提供依据。
3. 种间基因组比较高通量测序技术可以获取多个物种的基因组序列，从而可以进行物种间基因组比较。
这种比较可以揭示不同物种基因组之间的相似性和差异性，进一步理解生命起源和进化历程。
二、转录组学高通量测序技术可以快速地测定转录物的表达量，寻找差异表达基因，揭示生物在不同环境和条件下的基因表达变化情况，为后续研究揭示转录调控机制提供依据。
目前，单细胞RNA测序技术的出现，更是使得我们可以在单个细胞水平上揭示基因的表达规律，这为微生物调控机制的研究提供了新思路。
三、表观组学表观遗传学研究的是基因组不同区域在基因调控中所起的作用，是基本生物过程的重要内容。
高通量测序技术可以精确获得高分辨率的基因组组蛋白修饰、DNA甲基化和基因变异等大量信息。
这些基因表观遗传信息的丰富获取，使得我们可以更加深入地探讨基因表观调控机制对生物的影响。
四、蛋白质组学蛋白质组学研究的是基于基因组水平的蛋白质表达情况，如何发掘蛋白质组数据是蛋白质组学发展的关键。
高通量测序技术的出现为蛋白质组学的发展提供了无限可能。
比如利用RNA甲基化信号分析方法，通过研究m6A甲基化调控下的转录后mRNA的翻译，对蛋白质的翻译转录模型进行深入研究。
宏基因组基因定量
宏基因组基因定量1.引言1.1 概述宏基因组基因定量是一种基于宏基因组研究的方法，用于定量分析宿主和共生微生物的基因表达情况。
宏基因组研究是指对整个微生物群落的基因组进行分析，与传统的微生物基因组研究相比，它可以从整体上了解微生物群落的结构和功能。
宏基因组基因定量则是在宏基因组研究的基础上，针对特定的基因或基因集合进行定量分析。
宏基因组基因定量的意义主要体现在以下几个方面。
首先，它能够帮助我们深入了解微生物群落中不同基因的表达水平，进而揭示微生物群落的功能和代谢特征。
其次，宏基因组基因定量可以帮助我们研究共生微生物和宿主之间的相互作用，探究它们在共生过程中的相互影响。
此外，宏基因组基因定量还可以作为疾病诊断和治疗的重要手段，通过分析微生物群落中特定基因的表达水平，可以发现与疾病相关的微生物标志物，为疾病的预防和治疗提供新的思路和方法。
总之，宏基因组基因定量是一种重要的研究方法，具有广泛的应用前景。
通过该方法，我们可以深入了解微生物群落的功能和代谢特征，揭示微生物相互作用的奥秘，并为疾病的诊断和治疗提供新的思路和方法。
随着宏基因组研究的不断深入和发展，相信宏基因组基因定量在未来会有更广泛的应用和重要的意义。
文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文将分为三个主要部分来探讨宏基因组基因定量的相关内容。
首先，我们将在第二部分中概述宏基因组研究的基本概念和方法。
这一部分将涵盖宏基因组研究的背景、研究对象和常用技术等方面的内容，以便读者可以全面了解宏基因组研究的基础知识。
接下来，在第二部分的第二章中，我们将重点探讨宏基因组基因定量的意义。
在这一章节中，我们将详细介绍宏基因组基因定量在生物学研究中的价值和应用，并对其在不同领域的潜在应用进行讨论。
通过了解宏基因组基因定量的意义，读者可以更好地理解其在相关研究中的重要性并获得更深入的认识。
最后，在第三部分中，我们将对全文进行总结，并对宏基因组基因定量未来的发展进行展望。
高通量测序技术在基因组学中的应用
高通量测序技术在基因组学中的应用基因组学是研究基因组结构和功能的学科，而高通量测序技术则是基因组学研究中重要的工具。
高通量测序技术的发展，使得科学家们能够更快、更准确地获取基因组信息，从而对生命的起源、进化、疾病发生机制等问题进行研究。
本文将探讨高通量测序技术在基因组学中的应用。
首先，高通量测序技术在基因组学研究中的一个重要应用是基因组重测序。
基因组重测序是指对一个物种的全基因组进行测序和分析，以获得该物种的全面基因组信息。
传统的基因组测序方法需要大量时间和金钱，而高通量测序技术能够在较短的时间内完成大批量的测序任务。
通过对多个个体或种群的基因组进行测序和比较，科学家们可以研究个体间的遗传变异、种群的遗传结构等问题，进一步了解物种的进化历程和基因变异对于物种适应环境的影响。
其次，高通量测序技术在基因组学中的另一个重要应用是转录组测序。
转录组是指一个细胞或组织中的全部转录物的总和，也就是所有基因的表达信息。
通过对转录组进行测序和分析，科学家们可以了解在不同组织、不同发育阶段或不同环境条件下基因的表达情况。
这对于研究生物体的发育和生理过程、寻找特定功能基因以及揭示疾病的发生机制等都有重要意义。
由于高通量测序技术的出现，转录组测序成为可能，并使研究人员能够在较短时间内获取大量的转录组数据，从而加速了转录组学的发展。
此外，高通量测序技术还被广泛应用于基因组组装和注释、表观基因组学以及与基因组相关的其他研究领域。
基因组组装是指将测序得到的短片段序列按照正确顺序拼接成完整基因组的过程。
高通量测序技术可以提供大量的测序数据，从而提高基因组组装的准确性和连续度。
表观基因组学是研究基因组中与表观遗传修饰相关的问题，包括DNA甲基化、染色质结构等。
高通量测序技术可以用于测定DNA甲基化水平、基因座的染色质状态等，从而揭示表观遗传修饰与基因调控之间的关系。
此外，高通量测序技术还可以应用于单细胞基因组学、宏基因组学等前沿研究领域，推动基因组学的发展。
NGS技术在宏基因组学和微生物组学研究中的新进展
NGS技术在宏基因组学和微生物组学研究中的新进展近年来，新一代测序技术（Next-generation sequencing, NGS）在宏基因组学和微生物组学领域取得了显著的进展。
NGS技术的高通量、高灵敏度和高准确性使其成为了宏基因组学和微生物组学研究的有力工具，推动了相关领域的迅速发展。
本文将介绍NGS技术在宏基因组学和微生物组学研究中的新进展，并讨论其在相关领域的应用前景。
宏基因组学是研究不同生态系统中所有微生物基因组的科学，是微生物组学领域的重要分支。
以往的研究主要依赖于传统文库构建和Sanger测序技术，但由于其低通量和高成本的特点，无法满足对大规模样本的测序需求。
而NGS技术的兴起彻底改变了这一局面。
通过高通量测序平台（如Illumina HiSeq和454平台），NGS技术可以在较短的时间内快速获取大量的DNA序列信息，这对于宏基因组学研究来说具有重要意义。
NGS技术在宏基因组学研究中的应用包括宏基因组组装与注释、宏基因组功能分析以及宏基因组动态变化的研究。
首先，NGS技术可以用于宏基因组组装与注释。
通过对大量的短序列进行拼接，NGS技术可以重构宏基因组的序列，从而帮助研究者获得更全面和准确的微生物基因组信息。
此外，NGS技术还可以通过基因组注释的方法，对组装得到的宏基因组进行进一步的分析，鉴定基因、预测功能和鉴定基因之间的关系。
其次，NGS技术对于宏基因组功能分析也非常重要。
通过对环境样品中微生物基因组的测序，NGS技术可以帮助鉴定环境样品中存在的微生物，以及这些微生物参与的生态过程。
通过比对已知基因库，可以鉴定环境样品中出现的微生物基因，进一步推断微生物的功能和代谢途径。
这对于理解微生物群落的功能和环境适应性具有重要的意义。
最后，NGS技术还可以用于研究宏基因组的动态变化。
通过对同一样品在不同时间点的测序，NGS技术可以探究微生物群落的演替过程，揭示微生物群落的响应模式和生态功能。
高通量基因测序技术在植物基因组学中的应用
高通量基因测序技术在植物基因组学中的应用随着科技的不断进步，高通量基因测序技术已经逐渐成为了当前最流行的生物学技术之一。
而在植物基因组学领域中，此技术更是被广泛应用。
本文将围绕着高通量基因测序技术在植物基因组学中的应用展开讨论。
1. 现状概述首先来介绍一下目前高通量基因测序技术在植物基因组学中的现状。
目前，高通量基因测序技术已经逐渐成为了植物基因组研究的主流技术之一。
它不仅能够帮助科学家们更加深入地研究植物的基因组结构和功能，还可以为植物基因组研究开辟出广阔的新领域。
2. 应用领域高通量基因测序技术在植物基因组学中的应用领域非常广泛，主要包括以下几个方面。
2.1. 新基因的发现通过高通量基因测序技术，科学家们可以更加准确地识别出植物基因组中的各种基因，并发现新的基因。
这种技术在植物基因组学研究中是非常重要的一环，因为只有发现越来越多的基因，才能更好地了解植物的生命进程。
2.2. RNA测序高通量基因测序技术还可以应用于RNA测序，帮助科学家们研究植物的基因表达情况。
通过RNA测序，科学家们可以得到植物不同部位、不同时期的全基因组表达情况，以及基因表达水平的差异，从而更好地了解植物生长发育和胁迫环境下的生理生化反应等方面的情况。
2.3. 转录组学分析高通量基因测序技术还可应用于转录组学分析。
通过大规模测序，科学家们可以同时测定成千上万个基因的转录本（mRNA和ncRNA），并研究它们的结构和功能。
这不仅有助于科学家们更好地理解植物的基因组结构，也为转录调控研究打下良好基础。
2.4. 全基因组测序高通量基因测序技术还可应用于全基因组测序。
通过对植物基因组全部或大部分区域进行测序，科学家们可以更准确地理解植物的基因组特征、结构和功能，还可研究植物的群体遗传结构和变异情况，更好地了解植物的进化历程。
3. 应用案例以下三个具体案例说明了高通量基因测序技术在植物基因组学中的实际应用。
3.1. 乔木转录组近年来，科学家们利用高通量基因测序技术对一些重要乔木的转录组进行了测序研究。
高通量基因测序在人类基因组学中的应用
高通量基因测序在人类基因组学中的应用随着生物技术的发展，高通量基因测序技术的出现为人类基因组学的研究带来了革命性的变革。
高通量基因测序是一种快速、准确、高效的DNA序列测定技术，它可以快速地测定大量DNA片段的序列，从而揭示整个基因组的信息。
这项技术已经在人类基因组学的研究中发挥了重要的作用，并对医学、生物学、农业等领域产生了深远的影响。
高通量基因测序在人类基因组学中的应用主要体现在以下几个方面：1. 基因变异的检测与分析高通量基因测序技术可以对人类基因组进行全面测序，从而快速检测和分析基因组中的变异。
基因变异是造成人类个体差异的重要原因，包括单核苷酸多态性、插入/缺失、基因组结构重排等。
通过高通量基因测序，我们可以全面了解基因组的变异情况，从而发现与遗传病、癌症等疾病相关的致病基因变异。
2. 疾病基因的发现与研究高通量基因测序技术在疾病基因的发现与研究中也起到了重要的作用。
通过对大样本群体的基因测序，可以鉴定出与疾病相关的基因变异，并进一步探索其在疾病发生机制中的作用。
这为疾病的早期诊断、治疗以及病因研究提供了重要的基础。
3. 药物研发和个体化医疗高通量基因测序技术在药物研发和个体化医疗中的应用也日益广泛。
通过对患者基因组的测序，可以预测个体对某种药物的反应和耐药性，从而指导临床用药。
同时，可以利用高通量基因测序技术对化合物的靶标基因进行筛选，加速药物开发的进程。
4. 进化研究和人类谱系学高通量基因测序技术在进化研究和人类谱系学中的应用也非常广泛。
通过对不同物种基因组的测序比较，可以揭示物种间的进化关系和演化历史。
同时，基于高通量基因测序技术，可以对人类谱系的演化过程进行深入研究，解决人类起源和迁徙等重大问题。
5. 个人基因组与遗传疾病风险评估高通量基因测序技术还可以对个人基因组进行全面测序，从而评估个体患遗传疾病的风险。
通过分析与遗传疾病相关的基因变异，可以预测个体患病的可能性，并采取相应的预防措施，从而实现个体化的健康管理。
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高通量测序技术在宏基因组学中的应用196 中国医药生物技术 2019年6月第8卷第3期 Chin Med Biotechnol, June 2019, Vol. 8, No. 3 DOI:10.3969/cmba.j.issn.1673-713X.2019.03.008·综述·高通量测序技术在宏基因组学中的应用刘莉扬，崔鸿飞，田埂随着生命科学及研究技术的不断发展，人们对生命现象的了解更加深入。
微生物因为其在工业、农业、医疗卫生、环境保护等各方面的重要地位，被越来越多的研究者关注。
自然状态下，微生物几乎无处不在，无论是在自然环境如土壤、海洋甚至一些极端环境（如酸矿水）中，还是在人类和动物的皮肤、口腔、肠道中，微生物都与它们所在的环境相伴相生。
除生存环境极为广泛以外，微生物的数量还极为庞大，以人类为例，人类的基因总数只占人类身上微生物基因总数的 1% 左右[1]。
这些微生物是环境能量、物质代谢的重要中间环节和组成部分，它们有些可以代谢生成周围其他生物所必需的底物，而有些则会代谢生成毒性物质，导致环境污染，或者宿主的疾病。
因此，对微生物的研究显得极为重要。
微生物的传统研究方法主要是依赖将微生物进行培养和分离（culture-dependent）。
然而，到目前为止，绝大多数微生物（99% 以上）不能依靠这样的方式获得，这极大地限制了人们对微生物的研究。
随着测序技术和数据处理分析能力的飞速发展，以及人们对微生物之间相互依存的共生互利和平衡关系的深入认识，一种可以对环境中所有微生物进行研究而不依赖培养的新方向——宏基因组学应运而生。
1 宏基因组简介宏基因组（Metagenome），或称为“元基因组”，于 1998 年由 Handelsman 等[2]在一篇研究土壤微生物的文章中首次提出，当时的定义是“微生物群落中的所有基因组的集合”。
在此之后，宏基因组的概念渐渐为人们所接受，并涌现了许多针对海洋、土壤、人类肠道等微生物的典型研究工作[3-6]，目前的宏基因组研究主要指对细菌的研究。
宏基因组学研究与传统微生物研究方式的最大区别在于把微生物看成一个整体，摆脱了对单个微生物培养和分离的步骤，直接对环境中所有的微生物进行研究，进而可以全面地对所有微生物进行分析。
随着宏基因组学研究技术的发展和研究者兴趣的不断增加，对其研究手段和研究对象的重点也不断发生着变化，大致可以分为三个阶段：①针对 16S rRNA 为主要研究对象的核糖体 RNA 研究；②以环境中所有遗传物质为研究对象；③以环境中所有转录本为主要研究对象的宏转录组研究。
狭义的宏基因组学研究指第二个阶段，本文提到的“宏基因组学”倾向于广义的概念，即三个阶段的总和。
原核生物的核糖体 RNA，尤其是 16S rRNA，由于其高度保守的序列特性，被当做可以鉴别物种的微生物系统发育的“分子钟”[7]。
第一代测序读长长、准确率较高，但通量较低，比较适合对 16S rRNA 进行测序及分析。
随着高通量的第二代测序（next generation sequencing，NGS）方法的诞生，由于读长较短，所以从一次测序 16S rRNA基因全长，到只针对 16S rRNA 中的某一个或某几个高变区进行分析和研究[8-11]。
宏基因组包含着环境微生物的全部遗传信息，相比于 16S rRNA 来说，宏基因组除了群落中各种微生物的分类信息以外，更包含了所有微生物的基因信息。
因此，这种数据更有助于我们对群落潜在的功能进行深入分析。
并且通过对基因组大小进行均一化（normalization），我们可以对群落中的微生物进行相对定量研究[12]。
功能基因研究则可以通过测序序列找到特定环境下富集的功能基因[13]。
宏基因组是近年研究的热点，数据量较为庞大，尤其需要高通量的测序技术和高效的数据处理能力作为依托。
宏转录组数据则包含了环境微生物的全部转录本信息。
与宏基因组中研究“可能的”群落功能、代谢通路差异相比，宏转录组可以实时、实地的对微生物群落的基因表达情况进行反映[14]。
在新一代测序技术出现以前，利用传统测序技术发展出了使用 EST 序列来发现新基因的方法，比较方便地得到了大量的基因序列的信息[15]。
新一代测序技术的出现，给宏转录组的研究带来了新的机遇，但是由于原核生物的 mRNA 较易分解、rRNA含量极高，高质量的样本制备比较困难，因此现在的研究仍属于起步阶段[16]。
2 测序技术的发展与高通量测序技术的特点世界第一台自动化测序仪诞生于 1987 年，由美国 ABI 公司制造，其原理基于Sanger 测序法[17]。
Sanger 测序因其较长的读长（~ 1000 bp）和较高的测序质量（99.999%），从 20 世纪 90 年代开始，就被广泛应用在生物信息学研究当中，并在人类基因组计划（human genome program，HGP）[18]中发挥了巨大的作用。
但 Sanger 测序法由于测序通量太低，速度较慢，渐渐不能满足日益增多的数据需求[19]。
第二代高通量测序则避免了 Sanger 测序中所需的繁琐的克隆过程，大大减少了工作量，提高了效率。
随着测序技术的不断发展，单分子测序的技术，如 HeliScope[20]、Picbio[21]等测序技术逐渐开始发展。
但由于技基金项目：国家重点基础研究发展计划（973 计划）（2019CB316504）作者单位：100084 北京，清华大学自动化系清华信息科学与技术国家实验室生物信息学研究部（刘莉扬、崔鸿飞），生物医学测试中心（刘莉扬、田埂）通讯作者：刘莉扬，Email：llyjudy@ 收稿日期：2019-03-18中国医药生物技术 2019年6月第8卷第3期 Chin Med Biotechnol, June 2019, Vol. 8, No. 3 197术并未十分成熟，测序正确率尚有待提高，而且成本较高，单分子测序技术尚未被广泛使用。
高通量测序技术是现今应用最广泛的测序技术，其特点是成本低、通量高、速度快，可以快速产生大量的数据。
高通量测序技术的读长普遍较短，目前三个应用较多的主流平台中， Roche 454 GS FLX Tianium 能测 450 ~ 800 bp，Illumina HiSeq 2000 能测150 bp（单向），其新推出的 MiSeq 平台最长可测至 250 bp（单向），SOLiD 5500xl能测 75 bp（单向）。
它们的测序深度可以在一定程度上弥补读长较短所带来的问题，深入并且快速的测序过程也使它们得以成为现今应用最广泛的测序技术（表 1）。
进行测序分析。
尽管不分析全长序列，由于高通量测序的覆盖深度非常高，对物种多样性的分析仍十分有利。
由于 16S rRNA 的分析目前已比较成熟，所以已有很多相关的研究，包括人体环境（如皮肤、口腔、肠道、女性阴道等），自然环境（土壤、海洋等）的各类环境微生物群落进行分析。
2019 年，美国科罗拉多大学的 Fierer 等[25]采集了 51 个健康年轻人的手部皮肤表面的微生物样本并利用 Roche 454 GS FLX 测序仪对其 16S rRNA 进行了测序，研究了性别、用手习惯（即是否左撇子）、洗手习惯等对手表面细菌群落多样性的影响。
2019 年，Lazarevic 等[8]采集了 3 个健康成年人的口腔微生物，对其 V5 区域进行扩增并用 Illumina 进行测序，把 V5 区域当作分类标志，对人类口腔微生物群落的多样性进行了分析。
同年，Turnbaugh 等[9]采集了 31 对同卵双生和 23 对异卵双生的双胞胎以及其母亲的粪便样本，进行肠道微生物研究，分析环境、肥胖情况等对人体肠道微生物的影响。
该研究除用 Sanger 测序法测了全长的 16S rRNA 序列以外，还用 454 GS FLX测序仪对 16S rRNA 的 V2 和 V6 区进行了深度测序，并以此为分类标志进行物种多样性的分析。
除人体微生物的研究以外，环境微生物也是一个大的研究方向。
如 2019 年，Roesch 等[10]利用 454 GS FLX 测序技术，对来自西半球的 4 个土壤样本中微生物 16S rRNA 的 V9 高变区进行了测序，并对其生物多样性进行了分析。
值得一提的是，16S rRNA 的应用也可与我国传统中医紧密联系起来。
2019 年，清华大学的 Jiang 等[11]邀请了 19 位患有慢性萎缩胃炎的志愿者，并通过传统的舌苔情况，参照其症状进行判断，将志愿者分为寒症、热证，并与另外 8 位健康志愿者同时进行舌苔样本的采集，用 Illumina GAIIx 测序平台对其微生物的 V6 高变区进行测序，分析舌苔微生物群落与寒热症之间的关系，并认为舌苔微生物群落可以作为人体健康状态的一个标志。
高通量测序技术在基于 16S rRNA 的微生物群落分析中的要点在于产生测序覆盖深度极深的 16S rRNA 的测序数据，并通过比对或聚类的分析方法，对数据来源的微生物物种进行分析，并估计微生物群落的物种构成。
相信随着高通量测序技术的发展，可测序列长度会越来越长，更多研3 高通量测序技术在宏基因组学研究中的应用3.1 基于 16S rRNA 的微生物群落分析原核生物的 16S rRNA 基因，由于其具有鉴别物种信息的作用，被广泛地应用在了微生物群落物种多样性的分析上。
16S rRNA 的数据库资源较为丰富，如 RDP[22]、Greengene[23]、SILVA[24]等都是一些比较成熟、不断完善并被广泛使用的数据库，并有一些自带的分类工具（比如 RDP 数据库的 RDP classifer 等）便于分析使用。
在鉴定物种方面，两条 16S rRNA 基因的比对差异小于 3%，则可以认为是同一个物种（species）；差异小于 5%，则可认为是同一个属（genus）；差异小于 10%，则可认为是同一个科（family）。
通常研究者将环境微生物群落中的 16S rRNA 区域通过 PCR 进行扩增和测序，并将测得的序列比对到已有的 16S rRNA 数据库中，通过数据库中的海量数据，对每条 16S rRNA 的分类位置进行标定，从而得到微生物群落的物种构成、各个物种的丰度等信息。
此外，鉴于已知的 16S rRNA 数据库中信息有限，用比对已有数据库的方法无法对未知的 16S rRNA 进行估计，因此还可以将 16S rRNA 序列聚类成分类操作逻辑单元（operational taxonomic unit，OTU），利用 OTU 的数目、各个 OTU 的序列数来分析估计物种多样性和丰度。
此外，第一代测序由于测序长度较长，所以多采用全长的 16S rRNA 测序进行分析。