宏基因组学

宏基因组学（精选三篇）

宏基因组学 篇1

随着时代的发展和生物科学技术的进步,新兴的病毒宏基因组学为解决这些问题提供了契机,宏基因组学(Metagenomics)的概念是1998年由Handelsman［５］首次提出,对特定环境中基因组的总和进行研究,包括培养的和未培养的微生物。病毒宏基因组学(Viral metagenomics)就是宏基因组学在病毒领域的应用,即从环境或生物组织中浓缩病毒粒子的遗传物质进行生物学信息分析的技术。它的应用需要一些交叉学科的创新技术的支持,随机引物PCR和新一代测序技术———高通量测序的应用大大提高了研究的效率和获取信息的丰度,克服大环境中病毒浓度低、易受干扰的不足,拓展了病毒宏基因组学的应用范围和现实作用,为探索未知病毒提供广阔的前景和应用空间。在人类预防疾病、开发疫苗方面具有重大贡献。

1 病毒宏基因组学的研究过程

对于未知病毒的研究过程如下:

SISPA方法是1991年Gregory和Jung在随机引物PCR方法的基础上创造的［６］,SISPA-PCR使用含有已知片段的随机引物进行逆转录,这个已知片段在接下来的PCR反应中将作为引物［７］,此方法先后经Breitbart［８］和Djikeng［９］等人的改进,在SISPA的基础上建立了RNase、DNase-SISPA联用的方法,增加了样品过滤和DNA酶RNA酶消化等步骤,去除外源污染,发现新病毒。 高通量测序(High-throughput se-quencing)也称第二代测序技术或深度测序［１０］,可以对数百万个DNA分子进行同时测序,一次可同时输出大量数据,打破样品类型局限,最大限度的富集病毒核酸信息。

样品通过离心、过滤、核酸酶处理等步骤去除病毒粒子以外的物质和背景核酸的干扰［１１］,纯化和富集病毒粒子,降低错配率,减少数据量,提高下游分析速率。所以此步骤的富集效果对后来的高通量测序结果的序列数量有决定性影响。将样品中的病毒粒子富集到106个·mL－１以上为理想状态［１２］。然后进行核酸DNA和RNA的提取。病毒基因组比真核和原核宿主短,在核酸制备过程中要尽量去除污染,一个小的污染可能导致长基因优先测序［１３］,掩盖病毒基因,可能导致宏基因组分类组成成分的偏差。选取几种随机单引物对提取的核酸进行反转录,用Klenow酶合成cD-NA的第二条链,然后用相应的引物进行PCR扩增,增加样品中低丰度病毒的检出率。不同的随机扩增方法对不同的核酸类型(线型、环形、ss/dsRNA/DNA)有不同的效率［１４］,应用多种扩增方法和引物可以优化检测大环境中可能的病毒核酸的灵敏度,增加覆盖率。产物进行凝胶电泳检测,电泳条带呈现弥散状,送生物公司进行高通量测序。测序结果产生大量数据,数据的筛选处理和分析是整个过程的又一关键步骤,如果数据分析不好,整个实验就不能得到理想的效果,那么海量的测序数据也就失去了意义。

病毒宏基因组的分析流程与一般宏基因组数据分析流程相似,包括原始数据的预处理、基因组装、功能分类和基因预测等。但病毒序列存在高变异性。测序序列中也可能存在原病毒的序列,原病毒以溶原态存在于宿主染色体内,这将会影响病毒基因组与宿主的分离［１５］。

对于发现新病毒可以将单个序列和contigs在blastn的nr数据库中比对,如果比对结果无法判断出是何种序列,则在blastx的nr数据库中比对,比对的E值如果大于e－５则被认为是目前无法确定的生物的基因序列。如果比对的结果小于e－５又与其最近的那一条的相似性较低,则可能是我们需要关注的目标［３］。

2 病毒宏基因组学方法的优势和局限

2.1 优势

传统方法只能以已知病毒为目标,难以发现新病毒,而病毒宏基因组学方法结合新一代测序技术和随机PCR技术能够挖掘环境中海量未知的病毒;研究的病毒直接从环境中获取,不需要分离培养;可以对环境中过于分散、丰度低的病毒进行系统分析和鉴定。

2.2 局限

应用病毒宏基因组学方法进行研究,依然存在一些问题需要进一步探索,如从大量环境中提取样本方式,随机扩增方法和引物的选择能否做到无偏差覆盖所有病毒,海量测序数据的处理,依赖样品复杂度的生物信息分析等。

3 病毒宏基因组学的应用

病毒宏基因组学以其显著的优势在病毒研究的各个方面得到广泛应用,如人类、动植物健康,水、环境问题、病毒领域的研究等等。改变着人们对病毒的认识,给涉及病毒的许多问题提供新的解决思路。

3.1 临床应用

2008年［１６］病毒宏基因组学在人体临床检查中第一次应用,结合深度测序检测器官移植相关的致死疾病的病原体。利用病毒宏基因组学对人体的唾液、呼吸道、血液、排泄物的检测分析,可以发现未知和潜在的致病病毒。Law等［１７］对一些肝病患者的血浆进行研究,发现病毒宏基因组学方法快速准确,还能将检测范围扩大到其它体液。单同领［１８］根据病毒宏基因组学的方法分析了儿童和猪肠道病毒群落,并且确定了致病原的信息。Zhang等［１９］应用宏基因组学在人的粪便中发现了大量的植物病毒。Willner等［２０］应用宏基因组学分析了健康和呼吸道感染的人的呼吸道分泌物中的DNA病毒群落。2010年［２１］在没有先验信息的条件下,应用病毒宏基因组学获得了流感病毒的全部基因。研究者还通过监测特定区域内已知传染人、动植物病毒的昆虫媒介携带的病毒［２２］,来检测相关病毒的流行和预防,为突发病原体的鉴定提供方向。蝙蝠作为很多人兽共患病(例如埃博拉病毒、严重急性呼吸系统综合征(SARS)病毒和尼帕病毒)的自然传播宿主,故蝙蝠体内的病毒多样性成为学者研究的热点。2010 年,Li等［２３］和Donaldson等［２４］应用病毒宏基因组学的方法分别研究了北美蝙蝠粪便中的病毒群落。发现了大量新的哺乳动物病毒、昆虫病毒和植物病毒,Donaldson还发现了一株新的冠状病毒。2013 年,杨凡力等［２５］应用病毒宏基因组学的方法研究吉林、云南、湖南采集的蝙蝠组织,发现蝙蝠体内有细小病毒、博卡病毒、腺病毒、小双节RNA病毒、圆环病毒等新病毒。2000年用病毒宏基因组学方法对埃博拉病毒进行了鉴定［２６］。

3.2 环境问题

病毒能够抵抗很多常规水处理系统在水中顽固存留,利用病毒宏基因组学快速检测水环境中的病原体,得到的宏基因组数据可以作为排泄物污染的指标,以此检测水质量。Rosario等［２７］应用宏基因组学在废水处理厂的污水中发现了大量的来自动植物和人的致病性病毒,从而认为污水可能是病毒传播的一种途径。

3.3 病毒研究

目前科学家正在发展功能病毒宏基因组学,来发掘新病毒的功能酶［２８］,用于诊断和生物科学研究。利用病毒宏基因组学可以开发不同环境中的各种病毒如海洋、温泉、岩石层、地下和高温环境等,为研究病毒学的分类和进化提供方法。

通过对环境病毒宏基因组学的研究,可以了解环境中病毒的有机构成、进化关系,进而掌握病毒的分布、变化动态和进化情况,追踪一些病原体的原始自然宿主,以便及时防控和预测一些常发和新发病毒病,还可以通过改变病变环境中的微生物群落来对抗病理性群落,从而达到改善病情甚至是治疗的效果［２９］。

4 病毒宏基因组学的研究意义

病毒宏基因组学的应用为病毒生态学在研究遗传潜力、病毒群落组成和结构以及环境病地理学等问题提供广阔的前景和方向。病毒宏基因组学还涉及了病毒和宿主之间的相互作用,病毒一些裸露在外的基因可能以某种未知的方式操控宿主,这对一些疾病的致病机理的分析、制定有效的治疗方法具有重大意义。病毒宏基因组学发现病毒的潜力能够推动许多相关学科的发展,如进化生物学、病原体的检测和生物技术。

病毒宏基因组学对一定环境内的全部病毒的研究起到了里程碑式的作用,此环境可以是海洋、土壤等无机环境,也可以是各种生物体的组织等有机环境。在病毒研究领域具有划时代意义

5 展望

随着生物科学技术的发展,一些交叉学科创新技术的发现,能够更加完善病毒宏基因组学的研究体系,例如搭建更为丰富的微生物基因组数据库,开发病毒宏基因组学检测领域的分析工具,将宏基因组学与宏转录组学、宏蛋白组学等技术结合起来在组学研究的多个层面上探索微生物的多样性等,使此项技术能够更广泛更准确的应用于病毒相关领域。通过对人体内微生物种群多样性的研究来探索其与某些疾病、耐药情况［３０］的可能关系。此技术还可以用来发现新的酶物质、抗生素以及一些有用的次生代谢产物。地球上海洋面积约占总面积的72%,富含丰富的资源,利用宏基因组学对海洋微生物的开发和利用具有重要意义。

期待未来的某一天能够利用此技术攻克如HIV病毒、SARS病毒、禽流感病毒和埃博拉病毒等高传染性、高致死率、严重威胁全人类生命健康的病毒病。

摘要：病毒宏基因组学(Viral metagenomics)是新兴起的研究环境中病毒多样性及其分子生物学信息的技术。此技术已在人类健康、动植物病毒检测、环境中病毒多样性分析方面得到广泛应用,对病毒的系统研究、病原体分析及预防具有重要意义。为拓展病毒宏基因组学的应用范围和现实作用,综述了病毒宏基因组学在动植物健康、环境问题以及病毒研究领域的研究概况及其应用展望。

宏基因组学技术在生物冶金中的应用 篇2

生物冶金是一个极其复杂的过程, 微生物浸矿过程中还有许多未解之谜需要揭开, 从而使这项技术能够更好地利用。微生物浸矿过程是在一个开放体系中完成的, 参与浸矿的微生物种类很多, 目前发现的浸矿微生物种类还很少, 还有大量高效的浸矿微生物资源没有被发掘, 而且已发现的浸矿微生物多属于化能自养菌, 生长缓慢, 很难进行人工培养和控制[6], 同时, 这些微生物在浸矿过程中的作用以及它们在微生物群落中变化规律和种群间的协同关系也不清楚[3]。矿产资源通常不会是单一矿产品, 而是含有多种贵金属的混合矿, 因此微生物浸矿体系中不可避免的含有多种高浓度的重金属离子, 浸矿细菌往往对某些金属离子表现出较强的抗性, 然而其抗性机制研究的还不透彻[7]。但是, 随着宏基因组学技术的不断发展, 特别是高通量测序技术和基因芯片技术的出现, 为解决这些难题提供了强有力的工具。

1 生物冶金发展概况

生物冶金的应用研究开始于20世纪40年代。1947年, Colmer和Hinkel[8]首次从酸性矿坑水中分离到氧化亚铁硫杆菌。其后, Temple等[9]和Leathen等[10]先后发现这种细菌能够将Fe2+氧化为Fe3+, 并且能够将矿物中的硫化物氧化为硫酸。1958年, Zimmerley等[11]首次申请了生物堆浸技术的专利, 并将该专利委托于美国Kennecott铜业公司, 从而开启了现代微生物冶金的工业应用。

生物冶金最早是应用于低品位铜矿石的生物浸出, 1958年, 美国率先进行了铜矿石的堆浸生产。此后, 智利、前苏联、日本、加拿大、澳大利亚、巴西、西班牙、印度等国都先后采用微生物堆浸法来处理低品位的混合型铜矿石, 或采用原位浸出法回收井下难采矿石中的金属铜。智利的Lo Aguirre矿采用生物冶金对铜矿石进行堆浸, 仅10余年时间处理量就达到16 000 t/d[12]。澳大利亚一家铜矿企业用氧化亚铁硫杆菌浸出铜精矿, 浸出液再采用萃取-电积工艺处理, 证明了铜精矿的微生物浸出在技术和经济上都具有可行性[13]。迄今为止, 生物冶金在工业上应用最多的还是从铜矿中回收金属铜。20世纪80年代, 生物冶金开始推广到其他贵金属的提取。金精矿通常采用槽浸法来处理, 堆浸工艺主要用于处理低品位金矿石, 目前, 细菌的预氧化技术已成为极具竞争力的金矿预氧化工艺。20世纪60年代, 铀矿的生物冶金也逐渐开始进行工业应用[14]。生物冶金的巨大优势使得这项技术迅猛发展, 目前生物冶金在矿冶工业中已得到广泛应用。继铜、金、铀的生物冶金实现工业化生产之后, 镍、钴、锌、锰也逐渐实现工业化应用[15]。

中国采用生物冶金浸矿的专业研究始于20世纪60年代, 中国科学院微生物研究所对铜官山铜矿进行微生物浸出的实验研究取得了显著进展[16]。目前, 生物冶金的研究大多还处于实验室研究阶段, 工业化应用的实例还不多。80年代, 中国科学院微生物研究所、中南大学、北京有色金属研究总院、北京矿冶研究总院、中国科学院过程工程研究所等单位, 分别对铜、镍等低品位矿石的生物冶金及含砷金矿的预氧化技术进行了广泛研究。1997年5月, 中南大学与江西铜业公司合作, 在江西德兴铜矿建成了我国第1家年产2 000 t阴极铜的微生物堆浸厂, 到2000年, 紫金矿业也建成微生物堆浸厂, 处理矿石含铜0.68%。国内微生物提金技术近年来也进入了工业化的应用阶段, 烟台的黄金冶炼厂在2000年建成投产了生物预氧化工厂, 对含砷较高的金精矿进行预处理, 处理量达到60 t/d, 高砷金精矿常规浸出仅能回收10%的金, 而经过生物预氧化后, 回收率能够达到96%。另外, 镍的微生物浸出实践也在甘肃金川集团逐步施行。总的来说, 我国微生物浸出技术的研究还大多处于实验室研究阶段, 工业化应用的实例还不多。

2 制约生物冶金推广应用的瓶颈

生物冶金在冶金工业已经取得了一些成果, 但是其在工业上的推广应用并不广泛, 该技术环境友好、反应温和, 但是生物浸矿周期较长、浸矿速度缓慢, 成为制约其应用的瓶颈。究其原因有以下几方面。一是目前对浸矿细菌的开发只拘泥于“核心菌群”的研究, 而且目前获得的浸矿细菌多是化能自养细菌, 化能自养细菌生长缓慢, 也不易于进行人为控制。微生物浸矿是一个开放体系, 较多微生物参与了浸矿过程, 很多重要的浸矿微生物, 特别是异养型浸矿微生物为我们所不知, 即使有些微生物没有直接参与浸矿, 却也是非常重要的浸矿辅助细菌[17,18], 然而, 对于这些重要的微生物目前知之甚少。二是微生物浸矿过程往往不是一种或者几种细菌参与其中, 而是多种微生物, 包括自养型细菌、异养型细菌以及真菌等构成的微生物群落, 在这个群落体系中, 各种细菌行使着各自的功能而又互相协作, 而且在浸矿的不同阶段, 浸矿微生物群落结构和种群数量呈现动态的变化过程, 而对于其中的微生物协同作用机制、微生物群落演替与功能变化规律还不甚了解, 难以对浸矿工艺参数和微生物种群进行优化调控。三是研究最多的浸矿细菌, 包括中温细菌, 如氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌;中度嗜热菌, 如氧化亚铁钩端螺旋菌、喜温硫杆菌;高温细菌, 如硫化叶菌等。除了氧化亚铁硫杆菌研究比较深入外, 其他浸矿细菌的氧化机制和重金属抗性机制研究还不够透彻, 而浸矿微生物的氧化机制和重金属抗性机制与浸矿速率息息相关[19,20,21]。四是浸矿微生物栖息于矿山环境中, 形成了较其他微生物更高的重金属抗性, 通过对其宏基因组进行研究, 有望获取高效的抗性基因。

3 宏基因组学技术在生物冶金中的应用

高通量测序技术能够直接从特定的环境中提取微生物核酸, 扩展了微生物资源的可利用空间, 增加了发现新浸矿菌种的机会, 并且能够充分认识和开发未知微生物, 从完整的群落水平上了解微生物的活动。目前对宏基因组的测序方法主要有16S r RNA测序和全基因组测序[1]。对16S r RNA的可变区进行测序, 能够快速全面地检测微生物群体的物种组成、分布及丰度等信息;全基因组测序可测定微生物的DNA碱基序列, 然后再进行微生物群落的物种分类、群落结构、系统进化及功能基因的研究等, 通过比较基因组分析参与重金属抗性的基因及其可能的分子机制, 有望揭示浸矿细菌的重金属抗性机制, 也为进一步通过遗传改造提升其重金属抗性, 进而提高冶金效率提供理论指导。基因芯片通过将大量DNA探针固定于固体基质表面, 形成二维的DNA探针阵列, 然后将荧光标记后的目标物与之杂交, 通过检测杂交信号来实现对生物样品的检测及分析[22], 通过基因芯片技术对宏基因组进行功能基因的定向筛选, 有望获得高效的抗性基因和微生物新资源。

3.1 宏基因组学技术在开发浸矿微生物新资源中的应用

宏基因组学技术最大限度地挖掘了微生物新资源。申丽等[23]从我国典型矿区的酸性矿坑水、积液池或浸矿堆采样获得了纯培养物82个, 将这些纯培养物提取DNA并进行荧光标记后, 通过分析计算样品菌与模式菌相同的基因个数与比例 (比例不小于70%时鉴定为A.f菌) , 将基因组DNA与基因芯片杂交后, 获取样品菌中直接与矿物氧化密切相关的320个特征基因的杂交信号, 再将杂交信号与模式菌ATCC23270相应的320个基因杂交信号进行比较, 计算其占模式菌320个基因的比例, 最终检测出5株高活性A.f菌株。后期通过对这5个菌株的生理特性和浸矿实验进行研究, 验证了这些菌株的高活性。

3.2 宏基因组学技术在揭示浸矿微生物群落种群关系中的应用

随着研究的发展, 只拘泥于以“核心菌群”为对象研究生物冶金的思维方式已无法满足科研需求, 生物冶金浸矿体系中微生物多种多样, 形成了特定的微生物群落, 着力于“浸矿微生物群落的动态变化规律”为对象的研究方式, 将使得浸矿微生物菌群多样性的研究更加趋于多元化和系统化。Yin等[24]运用基因芯片技术监测酸性矿坑水和微生物浸出体系中的微生物和微生物群落, 表明该技术准确、灵敏, 具有较大的应用前景。刘艳阳等[25]通过构建微生物冶金反应器中矿浆原样的16S r RNA宏基因组, 测定16S r RNA基因序列, 分析矿浆中种群结构。研究发现所选生物浸矿反应器中主要的微生物物种有Leptospirillum sp.、Sulfobacillus sp.、Acidithiobacillus sp.、Spingom onas sp.以及古菌Sulfolobus sp.、Ferroplasma sp.等菌属, 表明生物浸矿反应器是个微生物种类相对简单的生境, 了解微生物浸矿过程中微生物种群结构, 强化控制种群组成及浸矿活性, 有利于提高生物湿法冶金的效率。Xie等[26]运用Geo Chip 2.0对酸性矿坑水生态环境中微生物群落和功能多样性进行分析, 表明在酸性环境中, 微生物群落可能有更高的多样性。

3.3 宏基因组学技术在获取外源功能基因中的应用

宏基因组文库增加了获得新生物活性物质的机会。采用构建宏基因组文库的策略筛选新的基因资源及其表达活性产物的一般流程可以归纳为样品和基因 (组) 的富集;提取特定环境中的基因组DNA或m RNA;构建宏基因组DNA或c DNA文库;筛选目的基因;目的基因活性产物表达[27]。目前, 该技术多运用于功能基因的获取上, 如白蚁肠道中高活性纤维素酶基因的筛选, Nimchua等[28]通过构建锯白蚁Microcerotermes sp.共生细菌宏基因组文库, 筛选到内切葡聚糖酶C0001, 该酶属于GHF5, 编码404个氨基酸, 是一个碱性酶, 最适p H值和温度分别为8.0和50.0℃, 而将这项技术运用于浸矿微生物抗性基因筛选上的研究还鲜有报道。

3.4宏基因组学技术在浸矿微生物抗性机制研究中的应用

基因组学被认为将在揭示浸矿微生物的重金属抗性分子机制方面发挥重要作用。尤晓颜等[29]利用基因组测序, 结合生物信息学和比较基因组学分析的方法从基因组水平揭示浸矿微生物嗜酸喜温硫杆菌SM-1的重金属抗性机制。结果表明, SM-1菌株基因组中34个基因编码重金属抗性相关蛋白, 其中29个基因参与砷酸盐、汞、镉、锌、钴等重金属抗性机制;38个基因参与维持细胞内适宜的蛋白质折叠环境, 这将有助于SM-1适应高浓度重金属离子的生物冶金环境[30]。通过对耐寒氧化亚铁硫杆菌菌株SS3全基因组和从低温酸水环境中获得的宏基因组进行比较基因组学分析, 揭示了浸矿微生物的遗传可变性, 其某些抗性功能基因可能缺失, 然而, 在一定的环境选择压力下又能够从环境中获得。总体来说, 宏基因组学技术应用于生物冶金研究中的应用还不多, 但已有蓄势待发之势。

4 结语

宏基因组技术的研究问题分析 篇3

微生物一直以来都占据着生物圈里非常重要的位置, 如推动地化循环以及维持生态平衡等等一些活动。但是截至目前我们人类对于这些微生物的认识与了解都还只能算得上是一些皮毛, 这与我们人类在整个生态系统中所占据的位置是极其不相符的。因此, 随着人类科学技术的不断进步以及思维方式的不断深化, 人类在拥有了分子生物学以及分子遗传学的技术后, 以现有的基因学为基础诞生了新的一门交叉学科/宏基因组学 (Metagenomics) , 它一经问世吸引了全世界学者的关注并且得到了快速的发展, 同时它也代表了今后人类关于生命学科研究的方向。下面笔者就宏基因组学的定义、技术及其应用几个方面的问题进行分析与探讨。

1 宏基因组学的定义及其技术方法

宏基因组学 (Metagenomics) 又可以称为微生物环境基因组学或者是元基因组学, 一般是指运用非培养的分子生物学技术和方法以及手段来对宏基因组展开的系统研究。因此宏基因组技术一般采用的就是非培养的方法进行研究, 而其技术和方法大致分为以下几点。

1.1 宏基因组DNA提取

宏基因组DNA提取的关键在于提取基因组样本时要在尽可能保DNA片段的纯度与完整性的前提下加大提取的样本量, 因此我们一般采用的提取宏基组DNA的方法有两种:第一种为原位提取法。这种方法相对操作比较简单, 同时所获得的DNA也比较完整, 但是其经常会造成提取的DNA片段相对比较小的问题, 一般所提取的DNA片段在1~5 kb之间。第二种方法是异位提取法。这种方法最大的优点就在于提取的DNA片段完整性比较高, 一般在20~500 kb之间, 并且DNA中的杂质相当少, 但是这个方法对于提取细胞壁比较厚的微生物DNA而言就存在一定的问题。

1.2 宏基因组文库构建

一般来说研究的总体目标是决定构建宏基基组文库的策略。当研究目的表现不同时我们进行文库构建时的侧重点也将有所不同, 如侧重于高拷贝还是低拷贝、高丰度还是低丰度基因。在构建基因文库的过程中我们需要选择好合适的宿主菌株与克隆载体, 因此一般采用的方法就是直接运用表达载体来建立宏基因文库, 然而这样操作对于宏基因片段也有一定的要求, 要求基因片段必须在10 kb以下方能插入表达载体内。

1.3 宏基因组文库筛选

因为环境基因组具有相当高的复杂性, 因此对文库内有用的基因我们需要采有高灵敏度与高能量的方法来进行筛选与鉴定。而在实际运用中所采对的筛选方法一般可以分为四大类: (1) 功能驱动筛选 (以重组克隆所产生的新活性为依据来进行筛选的一种方法) 。 (2) 化合物结构水平筛选 (以结构不同的物质在色谱中拥有的吸收峰值各不相同为依据, 通过对转入与未转入的外源基因宿主细胞或是酵液提取物的色谱图进行比较的筛选方法) 。 (3) 序列驱动筛选 (以已知基因设计探针或是引物, 然后通过对核酸杂交、引物的扩增来进行筛选的方法) 。 (4) 底物诱导筛选 (运用适宜的底物来进行诱导, 促使基因编码催化活性基因表达为基础的方法) 。

2 宏基因组学的应用

2.1 在基础微生物研究中的应用

由于自然界中所拥有的微生物数量以及种类大多数我们都是处于未知的状态, 有了宏基因组学之后, 我们就可以通过构建基因组文库, 从中获取大量关于未知微生物的信息。另外还能通过宏基因组文库筛选与基因改组等一些基因工程技术方法相结合的办法, 为我们开发利用新微生物活性物质方面作出巨大贡献。

2.2 在农业微生物研究中的应用

由于土壤中所蕴含的很多微生物是不可培养的, 这不仅局限了生物专家对于生物资源的利用与开发, 同时也不利与我们对于土壤的改造和有机肥料的供给以及农作物品种的改良等, 但是如果采用宏基因组学的技术对土壤中的微生物进行利用与开发, 那将取得令人意想不到的效果。

2.3 在医学研究中的应用

由于人类与动物体内都有好多个区域都是合适微生物生存的环境, 如口腔、肠道以及皮肤表面等, 我们同样可以运用宏基因学的方法来对这些区域的微生物进行研究, 尤其是治疗这些区域的疾病时, 我们更可以通过这种方法来实现对病人病情变化的观察与治疗法案的修正。虽然宏基因组学在目前来说对于医学方面的研究才刚刚开始, 但是已经取得的研究成果是非常惊人的, 因此有关宏基组学与医学方面的文章也越来越多, 相信在不久的将来其必能为医疗事业作出更大的贡献。

3 结语

截止到目前为止, 已经有近1 000种生物全基因组序列得到测定, 目前, 各个国家都在开展关于宏基因组问题的研究, 但是, 宏基因组并非完美无缺的, 这一技术的发展过程中也存在着一系列的技术瓶颈, 目前DNA提取方法在片段长度、纯度、DNA量方面都无法满足需求, 在未来需要进一步探讨新的解决技术。

摘要：随着人们思维模式的转化与生物技术学科的发展, 宏基因组学这门新型的学科诞生, 引起了世界各国的关注, 这一学科代表着生命学科的研究方向。主要针对宏基因组技术的研究问题进行分析。

关键词：宏基因组技术,研究问题,分析

参考文献

[1]刘海燕, 常玉梅.宏基因组学及在人体微生物研究上的应用[J].中国现代医学杂志, 2012 (8) .

[2]孟飞, 俞春娜, 王秋岩, 等.宏基因组与宏基因组学[J].中国生物化学与分子生物学报, 2010 (2) .