宏基因组
宏基因组学
广义的宏基因组：特定环境下所有生物遗传物质的总和 狭义的宏基因组：特定环境样品中细菌和真菌的基因组总和
宏基因组测序（Metagenomics Next Generation Sequencing,mNGS)
NGS:也称高通量测序，是一种可以同时对数十万到数百万条DNA分子序列进行读取的测序技术。 mNGS:m指宏基因组。mNGS指宏基因组二代测序，以特定环境中整个微生物群落作为研究对象，利 用高通量测序平台进行基因组DNA测序，DNA不需要进行PCR扩增，测序结果具有较好的无偏性， 不仅可以提示微生物群落的物种组成，更能获需段序列分析不依赖 于任何已知序列信息进行筛选。其中以功能筛选法最为常用。
能够直接发现全新的活性物质和功能编码基因，能够快速鉴别有开发潜力的克隆子 缺陷：
工作量大,效率低，并且受检测手段有效性和灵敏性等限制。
谢谢！请大家批评指正
其前端关键性技术是环境DNA(e DNA)的提取A的提取
直接提取法（原位提取法） 不经过样品中微生物的培养和分离，通过化学法、酶解法或物理法直接破碎环境中的微生物细胞而使DNA得以释 放，并对DNA进行纯化。 操作简便、省时、成本低，所获得DNA具有较好的完整性，并能够代表某一生境的微生物群落多样性。 但常会出现细胞裂解不完全或DNA与土壤杂质成分产生共沉淀而无法有效地去除等问题，所以一般需要进一步的 DNA纯化处理，同时所提取获得的DNA片段较用离心介质或者梯度离心等方法先把微生物从环境样品中分离出来，再按处理纯培养细胞的方法裂解微生物 细胞提取DNA。 该法获得的宏基因组DNA受到胞外杂质污染干扰较少，纯度较高、DNA完整性好(20kb~大、DNA得率较低，其产率只是直接裂解法的1%~10%,且获得的DNA往 往不能完全代表样品所在生境的生态学多样性。
宏基因组名词解释
宏基因组名词解释宏基因组是指特定环境全部生物遗传物质总和，决定生物群体生命现象。
宏基因组是由 Handelsman 等 1998 年提出的新名词，其定义为环境中全部微小生物遗传物质的总和。
它包含了可培养的和未可培养的微生物的基因，目前主要指环境样品中的细菌和真菌的基因组总和。
宏基因组学(或元基因组学，metagenomics)是一种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/或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的新的微生物研究方法。
一般包括从环境样品中提取基因组DNA, 进行高通量测序分析，或克隆DNA到合适的载体，导入宿主菌体，筛选目的转化子等工作。
特定生物种基因组研究使人们的认识单元实现了从单一基因到基因集合的转变，宏基因组研究将使人们摆脱物种界限，揭示更高更复杂层次上的生命运动规律。
在目前的基因结构功能认识和基因操作技术背景下，细菌宏基因组成为研究和开发的主要对象。
细菌宏基因组、细菌人工染色体文库筛选和基因系统学分析使研究者能更有效地开发细菌基因资源，更深入地洞察细菌多样性。
宏基因组英文metagenome，早期也被称为元基因组。
其含义分为广义和狭义两种。
广义的宏基因组或宏基因组学泛指研究微生物群体组成、功能基因、代谢产物的学科、以揭示微生物组组成结构、微生物组与宿主、微生物组内的相互作用关系。
狭义的宏基因组，即宏基因组DNA测序技术——仅指对微生物群落DNA进行高通量测序，鉴定群体中所有功能基因的种类和丰度。
该方法又分为实验和分析两个阶段，实验阶段主要包括样本采集、DNA提取、高通量测序；数据分析阶段主要包括序列质量控制、组装、基因预测和定量、物种鉴定、样本组间差异功能基因和通路的比较等。
宏基因组rc
宏基因组rc
宏基因组学是研究直接从环境或临床样本中回收遗传物质的研究领域，也被称作环境基因组学、生态基因组学、群落基因组学或微生物组学。
宏基因组研究本质上还是微生物学研究，只是传统微生物学研究的一个扩展。
所以研究目的与其他生物学研究类似，同样是关注基因型、表型与环境之间的相互关系以及相互作用，不过微生物与环境之间有更强的相互作用关系。
具体来说，宏基因组学的研究目的包括：
1. 定性分析：确定样品中包含哪些微生物，如原核生物、真菌、病毒、显微藻类、原生动物等。
2. 定量分析：分析不同微生物之间的丰度，即样品中每种微生物所占的比例，并探索这些比例变化与表型之间的关联。
3. 功能分析：检测样品中包含哪些基因，以及这些基因实现哪些代谢功能。
将整个样品当做一个基因集合，对这些基因的功能和代谢进行分析。
4. 比较分析：研究不同样品之间的差异，包括它们包含的微生物种类、基因和代谢功能等方面的差异。
以上信息仅供参考，如果您想了解更多信息，建议查阅相关文献或咨询专业人士。
宏基因组 效应因子-概述说明以及解释
宏基因组效应因子-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述宏基因组（metagenome）是指从一个生态系统中采集到的所有微生物基因组的总和。
宏基因组研究领域的涌现，使我们能够深入了解微生物群落的结构和功能。
传统的基因组学研究主要关注单个微生物的基因组，而宏基因组学则关注整个微生物群落的基因组。
宏基因组的研究方法包括高通量测序技术和生物信息学分析。
高通量测序技术使我们能够对微生物群落中的各种微生物进行全面的基因组测序，包括细菌、真菌、病毒等等。
生物信息学分析则用于对这些海量的基因序列进行解读和分析，以获取微生物群落的组成、功能和相互关系等信息。
效应因子在宏基因组中起着重要的作用。
效应因子是指调节微生物群落结构和功能的关键因素，可以影响微生物的生长、代谢和相互作用等过程。
在宏基因组中，效应因子可以是环境因素、营养物质、宿主因子等等。
它们与微生物群落的相互作用密切相关，对维持微生物群落的稳定性和功能发挥起着重要作用。
本文将重点介绍宏基因组和效应因子在微生物研究中的意义和应用。
通过探究宏基因组的定义和研究方法，我们可以更深入地理解微生物群落的多样性和功能特征。
同时，我们还将探讨效应因子在宏基因组中的作用，以期为微生物研究提供更多的启示和方向。
在接下来的章节中，我们将详细介绍宏基因组和效应因子的概念、特点和研究进展。
通过对相关文献的综述和分析，我们将总结宏基因组和效应因子对微生物群落和生态系统的影响，为未来的研究提供展望和建议。
文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文将按照以下结构组织：第一部分为引言部分，主要介绍本文的背景和目的。
在引言的第一节中，将对宏基因组和效应因子的概念进行概述，以便读者对后续内容有一个基本的了解。
接下来的第二节将介绍本文的结构，即各个章节的主要内容和安排。
最后的第三节将明确本文的目的，即通过对宏基因组和效应因子的研究，揭示它们在生物体中的作用和意义。
第二部分为正文部分，重点讨论宏基因组和效应因子。
宏基因组 宿主基因组去除
宏基因组宿主基因组去除
宏基因组 (metagenome) 是指在一个环境中所有微生物共同的
基因组，包括宿主和非宿主的微生物基因组。
宿主基因组去除是指从宏基因组数据中去除宿主生物的基因组序列，以便更好地研究和分析非宿主微生物的基因组信息。
宏基因组研究是通过提取和测序来自某个环境样品中的微生物DNA，然后通过测序技术得到包含各种微生物基因组序列的
数据。
在这些数据中，通常会包含宿主生物的DNA序列，这
些序列对于研究非宿主微生物的基因组信息而言是噪音。
因此，在宏基因组研究中，研究人员需要对宿主基因组进行去除，以只关注非宿主微生物的基因组数据。
宿主基因组去除可以通过不同的方法进行，常用的方法包括利用比对技术、组装技术和参考基因组的去除等。
比对技术是将宿主基因组序列与已知宿主基因组进行比对，然后去除匹配的序列。
组装技术是将宿主基因组序列从整个宏基因组数据中拼接出来，然后去除这部分序列。
参考基因组的去除是将宿主基因组序列与已知的宿主基因组进行比对，然后去除匹配的序列。
这些方法可以结合使用，以获得更准确的宿主基因组去除结果。
宿主基因组去除的目的是为了更好地研究和分析非宿主微生物的基因组信息，从而深入了解微生物的功能和相互作用。
宏基因组研究在环境科学、生物医学和生态学等领域具有重要意义，可以帮助我们认识到微生物在生态系统中的重要作用和潜在应用。
宏基因组名词解释微生物学
宏基因组名词解释微生物学宏基因组，这个词听上去有点吓人对吧？它就像一把钥匙，打开了微生物世界的神秘大门。
想象一下，我们的身体就像一个热闹的城市，里面住着各种各样的小居民，细菌、病毒、真菌……数不胜数。
每一个微生物都有自己的个性和故事，构成了我们这个复杂的生态系统。
可惜的是，很多人对这些小家伙一无所知，甚至还以为它们是坏东西，其实不然，很多微生物对我们来说是好朋友，甚至是不可或缺的伙伴。
说到宏基因组，它其实就是用来研究这些微生物的“身份证”。
科学家们通过分析微生物的基因组，了解它们的特性和功能。
这就像翻开一本厚厚的小说，每一页都写着不同的故事，有的精彩绝伦，有的平淡无奇，但都在影响着我们的生活。
比如说，我们肚子里的好细菌，帮助我们消化食物，增强免疫力，真的是我们的“肚子小助手”。
还有那些微小的真菌，虽然外表看起来不起眼，但在土壤里默默耕耘，帮助植物吸收养分，可以说是“默默奉献”的大英雄。
想象一下，在宏基因组的世界里，微生物就像一场大派对，大家聚在一起，互相交流、合作，形成了一个庞大的网络。
有的微生物是擅长唱歌的乐队，有的则是能干的厨师，甚至还有一些是热爱科学的研究者。
它们在这个“派对”上各显神通，保持着生态的平衡。
缺了谁，都不行哦。
哎，说到这里，咱们再聊聊那些不太讨人喜欢的细菌。
比如说，某些致病菌。
它们就像派对上的“搅局者”，不请自来，打乱了原本和谐的氛围。
人们常常会想，怎么才能把这些家伙赶走呢？宏基因组的研究可以帮助我们找到对付它们的“绝招”。
通过了解它们的基因，科学家们可以开发新的治疗方法，让这些小坏蛋无处遁形。
宏基因组的应用可不止于此。
它还可以帮助我们在农业上取得更大的成功。
想象一下，如果我们知道土壤里的微生物都在忙些什么，我们就能更好地管理农田，提高作物的产量。
这就像给农田装上了智能设备，随时监测，随时调整，最终收获满满的果实，真是一举两得。
再说说环境保护。
微生物在生态系统中发挥着重要的作用，它们可以分解污染物，净化水源。
宏基因组,宏转录组,代谢组,蛋白组
宏基因组,宏转录组,代谢组,蛋白组宏基因组、宏转录组、代谢组和蛋白组是当前生物大数据研究领域中的热门话题，它们分别代表了生物学研究在不同层面上的探索和解析。
本文将围绕这四个主题展开深入探讨，并从简到繁，由浅入深地介绍它们的概念、研究方法和意义，帮助你更全面、深刻地理解这些关键词。
1. 宏基因组宏基因组是一种研究生态系统中不同生物种类基因组的方法。
它通过对不同生物群体中的基因组进行大规模的测序和比较分析，来了解它们在生态系统中的功能和相互作用。
宏基因组的研究范围涵盖了微生物、植物和动物等广泛的生物群体，为我们揭示了整个生态系统的多样性和稳定性。
在实际应用中，宏基因组的研究可以帮助我们更好地理解生态系统中的物种组成、功能特征和生态学意义，为环境保护和资源利用提供科学依据。
2. 宏转录组宏转录组是研究生物体内所有基因的转录活动的方法。
通过宏转录组技术，我们可以全面了解细胞内转录的全貌，包括RNA的种类、丰度和转录调控。
宏转录组的研究不仅可以帮助我们发现新的非编码RNA，还可以解析细胞在不同生理状态下的转录调控网络，为疾病诊断和药物研发提供重要依据。
宏转录组的研究也对生态系统的功能和动态过程有着重要的启示，有助于揭示生物体对外界环境变化的适应机制和调控策略。
3. 代谢组代谢组是针对生物体内所有代谢物的研究。
通过代谢组学技术，可以全面解析生物体内代谢物的种类、丰度和相互关系，从而揭示生物体在不同生理状态下的代谢活动和代谢调控网络。
代谢组的研究对于疾病诊断、药物研发和个体化治疗具有重要意义。
代谢组学也为植物代谢工程和微生物发酵工艺的优化提供了重要的信息和方法支持。
4. 蛋白组蛋白组学是研究生物体内所有蛋白质的研究。
通过蛋白组学技术，我们可以全面了解生物体内蛋白质的种类、结构和功能，从而揭示蛋白质在生物体内的相互作用和调控网络。
蛋白组学的研究对于疾病诊断、药物研发和蛋白质工程具有重要意义。
蛋白组学也为生物体内信号转导通路和代谢途径的解析提供了关键信息和技术手段。
宏基因组物种注释和丰度计算方法rpkm
宏基因组物种注释和丰度计算方法rpkm 嘿，伙计们！今天我们要聊聊一个很有趣的话题：宏基因组物种注释和丰度计算方法rpkm。
你知道吗，这个方法可是科学家们用来研究微生物世界的一把利器哦！那它到底是怎么工作的呢？别着急，我们一步一步来揭开它的神秘面纱。
咱们得了解什么是宏基因组。
宏基因组就是指在一定范围内(通常是16S rRNA序列的覆盖范围)内所有微生物的基因组。
这些微生物包括了细菌、真菌、病毒等等。
而rpkm就是一种衡量微生物丰度的方法，它是相对质量百分比的缩写，表示某种微生物在宏基因组中的相对丰度与参考种群(通常是人类或大肠杆菌)的相对丰度之比。
那么，rpkm又是如何计算出来的呢？这里面可有不少学问呢！科学家们需要从宏基因组数据中提取出某种微生物的16S rRNA序列。
然后，他们会查找一个参考基因组数据库(比如UCSC Genome Browser),找到与这种微生物16S rRNA序列相似的参考序列。
接下来，科学家们会比较这种微生物序列与参考序列之间的相似性，从而估计出这种微生物在宏基因组中的相对丰度。
他们会将这个相对丰度转换为rpkm值。
那么，rpkm有什么用呢？它可以帮助我们了解微生物世界的多样性和分布情况。
比如说，如果某种微生物在某个地区的rpkm值很高，那么说明这种微生物在这个地区可能非常丰富；反之，如果某种微生物在某个地区的rpkm值很低，那么说明这种微生物在这个地区可能相对较少。
通过分析不同地区的rpkm值，科学家们可以揭示微生物世界的地域分布特征，从而为疾病的预防和控制提供有力支持。
rpkm只是研究微生物世界的一个工具而已。
除了rpkm之外，科学家们还利用了很多其他的方法来研究微生物世界，比如16S rRNA测序、PCR扩增等等。
这些方法各有优缺点，但它们都是为了更好地理解微生物世界、保护人类的健康而努力的。
宏基因组物种注释和丰度计算方法rpkm是一个非常有趣的研究工具。
它可以帮助我们了解微生物世界的多样性和分布情况，为疾病的预防和控制提供有力支持。
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一、宏基因组简介
1.产生背景
❖ 人类基因组计划(human genome project，HGP)的 完成，从结构基因组学进入以功能性基因组研究为 主的后基因组时代
❖ 人体的生理代谢和生长发育不仅受自身基因控制， 还与其他生物基因组相关。已证明体内菌群的组成 和活动与人的生长发育、生老病死息息相关。
❖ 优点：操作容易、成本低、DNA提取率高、重复性 好
❖ 缺点：纯度低，腐植酸等污染严重，还需要经过纯 化处理才能满足后续分子生物学操作的需要。此外， 由于强烈的机械剪切作用，所提取的DNA片段较小 (1—50 kb) )且多为平端，不利于建库。
（2）间接提取法
❖ 操作方法：采用物理方法将微生物细胞从环境中分 离出来，然后采用较温和的方法抽提DNA，如先采 用密度梯度离心分离微生物细胞，然后包埋在低熔 点琼脂糖中裂解，脉冲场凝胶电泳回收DNA。
❖ 要想了解生命的起源、本质、进化和相互作用及影 响，就必须对彼此密切相关的生物进行各个基因组 学及其相互关系的研究。
2.宏基因组（广义）
❖ 广义宏基因组是指特定环境下所有生物 遗传物质的总和，它决定了生物群体的 生命现象。它是以生态环境中全部DNA 作为研究对象，通过克隆、异源表达来 筛选有用基因及其产物，研究其功能和 彼此之间的关系和相互作用，并揭示其 规律的一门科学
10
λphage
24
Cosmid,fosmid 35~45
BAC
120~300
PAC
100~300
YAC
250~2000
MAC
>1000
Vector structure
Expresslion hosts
circular linear circular circular circular linear
欲插入目的片段的大小 所需要的载体拷贝数 使用的宿主 筛选方法
❖ 载体的选择要有利于目的基因的扩增、表达 及在筛选细胞中目标物质的表达量的调控等。
Comparison of different clone vectors
Cloning vectors
Size of inser segments
plasmid
为什么要研究宏基因组学呢？
❖ 99%以上的微生物未 (难 )被纯培养, 对微生 物世界的认识集中在不到1%的微生物上
❖ 人们对微生物的认识主要基于实验室纯培养 的单一微生物物种,对微生物群落作为整体的 功能的认识远远落后于对其个体的认识
二、宏基因组的研究步骤
❖ 分离特定环境生物DNA ❖ 纯化大分子量DNA进行克隆 ❖ 将带有宏基因组DNA的载体通过转化方式转
大片段插入Large size (Cosmid,Fosmic libraries筛选Library screening
功能驱动法 Function–driven
screening
序列分析法 Sequence-driven
❖ 宿主菌株的选择主要考虑：
1 转化效率
2 重组载体在宿主细胞中的稳定性 3 宿主能否提供必需的转录表达体系
4 对异源表达基因产物是否有较强的相容性
5 目标： ①基于核酸序列差异分析； ② 基于目的克隆功能的特殊代谢活性； ③基于底物诱导基因的表达； ④ 基于包括稳定性同位素和荧光原位杂交在内
❖ 常用的提取方法有直接裂解法和间接样品直接悬浮在裂解缓冲液中处 理，继而提取DNA并纯化，包括：
➢ 物理法(如冻融法、超声法、玻璃珠击打法、液氮研磨法) ➢ 化学法（常用化学试剂有表面活性剂、盐类、有机溶剂）
➢ 酶裂解法（加入裂解酶、蛋白酶K 和溶解酶等）
❖ 优点：可获得大片段DNA(20—500 kb)且纯度高
❖ 缺点：操作繁琐，成本高，有些微生物在分离过程 中可能丢失，温和条件下一些细胞壁较厚的微生物 DNA 也不容易抽提出来。所获得的DNA产率比原位 裂解法少10—100倍
2.载体选择
❖ 载体系统的选择取决于所提取土DNA 的质量 及研究目的，需要考虑：
入模式微ronment samples 富集培养Enrichment Cultivation
DNA提取 DNA isolation
载体插入Vectors ligation 插入寄主Insert into the host
小片段插入Small size (plasmid)
3.宏基因组（狭义）
❖ 狭义宏基因组学则以生态环境中全部细 菌和真菌基因组DNA作为研究对象，它 不是采用传统的培养微生物的基因组， 包含了可培养和还不能培养的微生物的 基因，通过克隆、异源表达来筛选有用 基因及其产物，研究其功能和彼此之间 的关系和相互作用，并揭示其规律
4.宏基因组学
❖ 宏基因组学是一种基于无需预先培养来利用 环境样品基因组资源，获得活性物质和功能 基因的新技术，因而绕过了菌种纯培养障碍， 可直接从自然界获取遗传信息，极大拓宽了 微生物资源的利用空间，正成为国际生命科 学研究最重要的热点之一
screening
底物诱导基因 表达法SIGEX
screening
其它方法 Compound Configuration screening
1.样品中DNA的提取和富集
❖ 采用合适的方法，既要尽可能地完全抽提出 环境样品中的DNA，又要保持较大的片段以 获得完整的目的基因或基因簇。所以提取原 则是在最大提取量和最小剪切力之间折中
Escherchia coli Escherchia coli Escherchia coli Escherchia coli Escherchia coli Saccharomyces
linear
mammalia
3.宿主系统的选择❖ 在构建的过程中，细菌、酵母、链霉菌等为主要的宿主。 不同的宿主所产生的活性物质有明显的差异，目前构建的文 库如果筛选新的酶，采用大肠杆菌为宜；若是抗菌抗肿瘤物 质，选择链酶菌为宿主较为理想。