土壤宏蛋白质组学
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。
宏基因组学在微生物抗生素抗性基因检测中的应用
宏基因组学在微⽣物抗⽣素抗性基因检测中的应⽤抗⽣素的使⽤已经成为全球⼴泛关注的热点，抗⽣素的⼴泛使⽤以及滥⽤造成了抗⽣素耐药性在微⽣物中的发展和传播[1]，并且加速了全球多重耐药细菌和抗⽣素抗性基因(Antibiotic resistance genes，ARGs)的出现和传播[2]。
在医疗和农业中对抗⽣素的需求⽇益增加，这使得环境中细菌耐药性⽔平⽇益加剧，并且破坏了微⽣物和抗⽣素之间的⾃然平衡[3]。
ARGs作为⼀种新型的环境污染物[4]，⼴泛存在于⼈类、动物体内以及复杂的环境中。
ARGs起源早于⼈类使⽤抗⽣素，抗⽣素耐药性是⼀种存在于环境中的古⽼的、⾃然发⽣的现象，从晚更新世(Late pleistocene)永久冻⼟沉积物中回收的DNA序列，确定存在四环素类(tetM)、万古霉素(vanX)以及β-内酰胺酶类(bla)抗性基因[5]。
⼈和动物会将未代谢完的抗⽣素及ARGs通过粪便和肠道细菌排放到环境中，环境中的耐药细菌会在抗⽣素选择压⼒下获得富集[6]，或通过⽔平基因转移(Horizontal gene transfer，HGT)的⽅式将它们携带的ARGs传播到⽔原微⽣物中[7]，造成ARGs在不同菌之间的传播，这些原因共同促成了ARGs在畜禽养殖废⽔、医院废⽔和⽣活污⽔中的聚集。
然⽽⾷物链富集代表了⼀种特殊情况，在⾁类⽣产和⽔产养殖过程中，可能会造成抗⽣素在组织细胞的富集，产⽣含有短暂⽽⾼浓度抗⽣素的细菌[8]。
⾃1991年Pace⾸次提出环境基因组学(也称微⽣物环境基因组学、宏基因组学、⽣态组学)的概念，并在同年构建了第⼀个通过克隆环境样品中DNA的噬菌体⽂库以来[9-10]，发现ARGs在⼟壤[11]、废⽔[12-13]、河⽔[14]、饮⽤⽔[15]、海⽔[16]、沉积物[17]等环境中⼴泛存在，尤其是⽔⽣⽣态系统(例如城市和医院废⽔)，是获取和传播ARGs的理想环境，甚⾄在动物源性⾷品[18-19]以及⼈体(例如肠道[20-21])中也检测到丰富的ARGs。
土壤有机质的组成
土壤有机质的组成
土壤有机质是指土壤中的有机物质，包括植物残体、动物残体、微生物体和其代谢产物等。
它是土壤中最活跃的组分之一，对土壤的肥力、结构、水分保持和生物活性等方面都有着重要的影响。
土壤有机质的组成主要包括碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素。
其中，碳是土壤有机质的主要元素，占有机质总量的50%以上。
氮是土壤有机质中的次要元素，占有机质总量的1%~5%。
磷、硫等元素的含量较低，但也对土壤肥力有一定的影响。
土壤有机质的化学组成非常复杂，包括多种有机物质，如蛋白质、多糖、脂肪、核酸、酚类、醛类、酮类等。
其中，蛋白质是土壤有机质中含量最高的有机物质，占有机质总量的30%~50%。
多糖是土壤有机质中的次要成分，占有机质总量的10%~20%。
脂肪、核酸、酚类、醛类、酮类等含量较低，但也对土壤肥力有一定的影响。
土壤有机质的组成对土壤肥力和生物活性有着重要的影响。
有机质中的蛋白质、多糖等有机物质可以提供植物生长所需的养分，促进植物生长和发育。
有机质中的酚类、醛类等有机物质可以促进土壤微生物的生长和繁殖，增强土壤的生物活性。
有机质还可以改善土壤结构，增加土壤孔隙度和通气性，提高土壤保水能力和抗旱能力。
土壤有机质的组成对土壤肥力、结构、水分保持和生物活性等方面都有着重要的影响。
因此，保持土壤有机质的含量和质量，是维护
土壤生态系统健康的重要措施之一。
宏基因组学及其在口腔微生物研究领域中的应用
宏基因组学及其在口腔微生物研究领域中的应用【摘要】宏基因组学研究特定生物环境中全部微小生物的基因组，直接从土壤和海水以及人体胃肠道和口腔等环境中获取样品dna，利用适宜的载体将其克隆到替代宿主细胞中构建宏基因文库，以筛选新的活性物质和新的基因；因此，利用宏基因组学技术不仅能够有效地检测口腔微生物群落结构，同时还极大地扩展了口腔微生物资源的利用空间，增加了获得新的生物活性物质和基因的机会。
本文就宏基因组学的研究方法和宏基因组学口腔微生物研究领域中的应用等研究进展作一综述。
【关键词】宏基因组学；微生物群落；遗传物质；口腔【中图分类号】q781【文献标志码】a宏基因组学认为，生命研究的对象应是生物环境中全部微小生物的基因组，即特定环境下所有生物遗传物质的总和。
它包含了可培养的和不可培养的微生物的基因总和，微生物主要包括环境样品中的细菌和真菌；因此，宏基因组学就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、相互协作关系以及与环境之间的关系等为研究目的的新的微生物群落研究方法，也称为微生物环境基因组学、元基因组学或生态基因组学。
利用宏基因组学技术研究口腔微生物，无需单一分离培养某一种类的微生物，即可直接在基因水平上研究口腔微生物，包括可培养和不可培养微生物。
宏基因组学应用于口腔微生物的研究，主要包括两个方面：一方面进行微生物生态学研究，从整体微生物群落水平来研究口腔微生物，揭示口腔微生物群落多样性及其变化；另一方面是进行口腔微生物及其基因的研究，从中筛选到新的功能基因及其产物。
通过这两方面的研究，较全面地了解口腔微生物的群落结构和功能基因组，为深入探索口腔微生物的代谢活动，最大限度地发掘口腔微生物资源提供可能。
1 宏基因组学的研究方法宏基因组学是从特定环境中直接分离所有微生物的dna，选择合适的载体用于克隆dna片段，将dna片段克隆到宿主细胞中进行表达，根据某些生物活性功能或基因序列筛选有价值的克隆并进行其功能分析。
生物化学在农业技术中的应用
生物化学在农业技术中的应用农业作为人类社会的基础产业，一直以来都在不断寻求技术的创新和发展，以提高农产品的产量和质量，保障粮食安全，并实现可持续发展。
生物化学作为一门研究生命过程中化学变化的科学，在农业技术领域发挥着至关重要的作用。
它为农业生产提供了理论基础和实用技术，涵盖了从土壤改良到作物育种，从病虫害防治到农产品加工等多个方面。
一、土壤改良中的生物化学应用土壤是农业生产的基础，其质量和肥力直接影响着作物的生长和产量。
生物化学在土壤改良方面的应用主要体现在以下几个方面：1、微生物肥料的应用微生物肥料是含有有益微生物的肥料，这些微生物能够分解土壤中的有机物，释放出植物可吸收的养分，如氮、磷、钾等。
同时，它们还能够改善土壤的结构，增加土壤的透气性和保水性。
例如，固氮菌能够将空气中的氮气转化为植物可利用的氮化合物，减少化学氮肥的使用，降低农业生产成本，同时减少环境污染。
2、土壤酶活性的调节土壤中的酶参与了土壤中各种生物化学反应，如有机物的分解、养分的转化等。
通过施加特定的生物化学物质，如腐殖酸、氨基酸等，可以调节土壤酶的活性，提高土壤的肥力和养分利用率。
3、土壤污染的生物修复随着工业化和城市化的发展，土壤污染问题日益严重。
生物化学方法为土壤污染的修复提供了一种绿色、有效的途径。
例如，利用某些微生物的代谢作用，可以降解土壤中的有机污染物，如农药、石油烃等；利用植物和微生物的协同作用，可以去除土壤中的重金属污染物，如铅、镉、汞等。
二、作物育种中的生物化学应用作物育种是提高农作物产量和品质的重要手段，生物化学在作物育种方面的应用主要包括以下几个方面：1、分子标记辅助育种分子标记是基于 DNA 序列差异的遗传标记，通过检测与目标性状紧密连锁的分子标记，可以在作物早期生长阶段进行选择，提高育种效率。
例如，利用与抗病虫害基因连锁的分子标记，可以快速筛选出具有抗性的植株，减少病虫害对作物的危害。
2、基因工程育种基因工程技术的发展为作物育种带来了革命性的变化。
微生物组学技术 多组学
微生物组学技术多组学微生物组学技术是一种通过对微生物的基因组学研究来了解微生物群落结构和功能的方法。
多组学则是利用不同的技术手段来研究生物系统的多个层面，如基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等。
本文将从微生物组学技术和多组学的角度来探讨其在生物科学中的应用和意义。
微生物组学技术的发展为我们深入了解微生物世界提供了重要的工具。
微生物是地球上最早出现的生物，它们广泛存在于各种环境中，包括土壤、水体、空气以及人体等。
微生物组学技术可以帮助我们了解微生物的多样性、分布和功能，从而为环境保护、农业生产和人类健康等领域提供指导。
微生物组学技术的核心是对微生物的基因组进行测序和分析。
通过对微生物样品中的DNA进行高通量测序，可以获得大量的DNA序列信息。
然后利用生物信息学的方法对这些序列进行分析，可以鉴定微生物的分类和功能。
这种方法不仅可以帮助我们鉴定和描述已知的微生物，还可以发现新的微生物种类。
同时，通过对微生物基因组的比较分析，可以了解不同微生物之间的进化关系和功能差异。
微生物组学技术在不同领域有着广泛的应用。
在环境科学中，它可以帮助我们了解微生物在自然环境中的分布和功能，从而评估环境的质量和健康状况。
在农业生产中，微生物组学技术可以用于优化土壤微生物的结构和功能，提高土壤的肥力和作物的产量。
在医学领域，微生物组学技术可以帮助我们了解人体内的微生物群落，从而研究人体健康和疾病的关系，甚至发现新的治疗方法。
多组学则是利用不同的技术手段来研究生物系统的多个层面。
基因组学是研究生物的基因组结构和功能的学科，通过对基因组的测序和分析，可以了解基因的组织和表达规律。
转录组学是研究生物基因转录过程的学科，通过对转录产物的测序和分析，可以了解基因的表达水平和调控机制。
蛋白质组学是研究生物体内蛋白质的组成和功能的学科，通过对蛋白质的分离和分析，可以了解蛋白质的结构和功能。
代谢组学是研究生物体内代谢产物的组成和功能的学科，通过对代谢产物的测量和分析，可以了解生物体的代谢状态和代谢途径。
宏基因组 PPT课件
SIGEX screening
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
常用的提取方法有直接裂解法和间接提取法 (细胞提取法)
直接裂解法
操作方法：将环境样品直接悬浮在裂解缓冲 液中处理，继而抽提纯化，包括物理法(如冻 融法、超声法、玻璃珠击打法、液氮研磨法 等)和化学法、酶法等
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
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
宏基因组工程与海洋生物学进行有机的结合，促 使人类了解许多为培养海洋微生物的基因组序列 及其功能产物，在海洋天然药物研究、海洋极端 环境微生物研究、海洋微生物多样性探索中具有 十分重要的应用前景。
环境保护和污染修复
挖掘降解基因和功能菌株，进行生物修复 获取任何序列的基因或功能，由此合成新物质或发
环境基因组学
1991年首次提出环境基因组学(environmental genomics)的概念，同年构建了第学研究所启动了环境基 因组计划(environmental genome project，EGP)， 开展有关人体遗传变异与环境胁迫相互关系的研究
土壤代谢组学
土壤代谢组学
土壤代谢组学是研究土壤中代谢物（如有机物、无机物）在时间和空间上的变化规律以及其与环境因子之间的关系的一门学科。
它主要通过采用高通量技术，如质谱分析、核磁共振、高效液相色谱等，对土壤样品中的代谢物进行定性和定量分析，从而揭示土壤中代谢过程的动态特征和调控机制。
土壤代谢组学的研究可以帮助我们更好地了解土壤生态系统的功能和稳定性，为土壤质量评估、环境污染监测、农业生产等提供科学依据。
通过对土壤代谢物的分析，可以揭示土壤中微生物的活动情况、有机物的降解过程、植物与土壤之间的相互作用等信息，进而为土壤健康管理和可持续发展提供支持。
土壤代谢组学还可以应用于土壤肥力评估、农业氮素利用效率研究、土壤微生物群落结构分析等方面。
通过研究土壤代谢物的组成和变化，可以评估土壤的肥力水平、了解不同施肥措施对土壤代谢过程的影响，为农业生产提供科学指导。
总之，土壤代谢组学是一门综合应用多种技术手段研究土壤中代谢物组成和变化规律的学科，它对于揭示土壤生态系统功能和调控机制、保护土壤资源和改善农业生产具有重要意义。