文档介绍：宏基因组学概述王莹,马伊鸣(北京交通大学土木建筑工程学院环境1402班)摘要:随着分子生物学技术的快速发展及其在微生物生态学和环境微生物学研究中的广泛应用,促进了以环境中未培养微生物为研究对象的新兴学科——微生物环境基因组学(又叫宏基因组学、元基因组学,英文名Metagenomics)的产生和快速发展。宏基因组学通过直接从环境样品中提取全部微生物的DNA,构建宏基因组文库,,宏基因组学研究已渗透到各个领域,包括海洋、土壤、热液口、热泉、人体口腔及胃肠道等,并在医药、替代能源、环境修复、生物技术,农业、生物防御及伦理学等各方面显示了重要的价值。本文对宏基因组学的主要研究方法、热点内容及发展趋势进行了综述关键词: 宏基因组宏基因组学环境基因组学基因文库的构建MacrosummaryofMetagenomicsWangYing,MaYi-Ming(BeijingJiaotongUniversity,Instituteofcivilengineering,)Keywords:Metagenome;Metagenomics;Theenvironmentalgenomics宏基因组学(Metagenomics)又叫微生物环境基因组学、元基因组学。它通过直接从环境样品中提取全部微生物的DNA,构建宏基因组文库,利用基因组学的研究策略研究环境样品所包含的全部微生物的遗传组成及其群落功能。它是在微生物基因组学的基础上发展起来的一种研究微生物多样性、开发新的生理活性物质(或获得新基因)的新理念和新方法。其主要含义是:对特定环境中全部微生物的总DNA(也称宏基因组,metagenomic)进行克隆,并通过构建宏基因组文库和筛选等手段获得新的生理活性物质;或者根据rDNA数据库设计引物,通过系统学分析获得该环境中微生物的遗传多样性和分子生态学信息。,是源于将来自环境中基因集可以在某种程度上当成一个单个基因组研究分析的想法,而宏的英文是"meta-",具有更高层组织结构和动态变化的含义。后来伯克利分校的研究人员KevinChen和LiorPachter将宏基因组定义为"应用现代基因组学的技术直接研究自然状态下的微生物的有机群落,而不需要在实验室中分离单一的菌株"的科学。2研究对象宏基因组学(Metagenomics)是将环境中全部微生物的遗传信息看作一个整体自上而下地研究微生物与自然环境或生物体之间的关系。宏基因组学不仅克服了微生物难以培养的困难,而且还可以结合生物信息学的方法,揭示微生物之间、微生物与环境之间相互作用的规律,大大拓展了微生物学的研究思路与方法,为从群落结构水平上全面认识微生物的生态特征和功能开辟了新的途径。目前,微生物宏基因组学已经成为微生物研究的热点和前沿,广泛应用于气候变化、水处理工程系统、极端环境、人体肠道、石油污染、生物冶金等领域,取得了一系列引人瞩目的重要成果。3研究方法宏基因组学的研究过程一般包括样品和基因(组)的富集;提取特定环境中的基因组DNA;构建宏基因组DNA文库;筛选目的基因;目的基因活性产物表达(图1)五个步骤。图1环境微生物宏基因组学研究过程