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宏基因组

 产品简介

       宏基因组学 (Metagenomics),又称元基因组学,以特定生境中的整个微生物群落作为研究对象,采用新一代高通量测序技术,获得环境微生物基因信息总和,研究环境微生物的群落结构、物种分类、系统进化、基因功能及代谢网络等。宏基因组测序摆脱了传统研究中微生物分离培养的技术限制,直接提取环境样本 DNA 进行测序,具有通量高、速度快、信息全等特点,在鉴定低丰度的微生物群落、挖掘更多基因资源方面具有很大优势,基于测序技术和生物信息学的快速发展,宏基因组技术优势在微生物研究领域中愈发明显,应用范围愈发广泛。

技术路线

案例解析

(一)宏基因组起源: 

说起宏基因组,J. Craig Venter这位怪蜀黍,在马尾藻海(Sargasso sea)捞了一桶水才开创了宏基因组测序时代。

 

Venter J C, Remington K, Heidelberg J F, et al. Environmental genome shotgun sequencing of the Sargasso Sea[J]. science, 2004, 304(5667): 66-74

(二)人类肠道宏基因组:

接下来算是国人的骄傲了,华大基因领衔的人类肠道宏基因组时代。我想主要是华大当时一下买了100台Illumina,无以伦比的测序通量,我想也只有华大了。说起来这篇文章亮点真的不是特别足。

Qin J, Li R, Raes J, et al. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing[J]. nature, 2010, 464(7285): 59-65.

(三)牛的瘤胃宏基因组:

老外真正把宏基因组分析应用?#28966;?#19994;生成中,试图?#20248;?#30340;瘤胃中找寻可以分解纤维的酶,最后通过宏基因组测序分析,并且通过后续实验就真正的到了真实的产 物。这篇文章现实意义很强。另外从分析角度值得关注CAzyme数据库,从测序方面,为?#21496;?#21487;能保证宏基因组测序数据的准确 ,作者测序的文库:200 base pairs (bp), 300 bp, 3 kbp, and 5 kbp 。

Hess M, Sczyrba A, Egan R, et al. Metagenomic discovery of biomass-degrading genes and genomes from cow rumen[J]. Science, 2011, 331(6016): 463-467.

(四)肠道型:

一群老外测了不同来源的人类肠道微生物,得出结论,不论按?#23637;?#31821;、性别,人类肠道聚类分析可以分成3类。给出了一个新的概念:肠道型。

Arumugam M, Raes J, Pelletier E, et al. Enterotypes of the human gut microbiome[J]. nature, 2011, 473(7346): 174-180.

(五)宏基因组与2型糖尿病:

人类肠道宏基因组又一力作,开创了基于case-control模式下,寻找biomarker的时代。后续类似的文章还有肝硬化与克罗恩病的文章。

Qin J, Li Y, Cai Z, et al. A metagenome-wide association study of gut microbiota in type 2 diabetes[J]. Nature, 2012, 490(7418): 55-60.

(六)通过宏基因组挽救危重病人

通过宏基因组挽救危重病人。文章发表在《新英格兰医学?#21448;尽罰?#23558;分析过程开发成工具发表在<<genome Reserach>>。


N, et al. A cloud-compatible bioinformatics pipeline for ultrarapid pathogen identification from next-generation sequencing of clinical samples[J]. Genome research, 2014, 24(7): 1180-1192.

Wilson M R, Naccache S N, Samayoa E, et al. Actionable diagnosis of neuroleptospirosis by next-generation sequencing[J]. New England Journal of Medicine, 2014, 370(25): 2408-2417.

(七)宏基因组与PM2.5: 

        清华大学通过宏基因组研究方法来研究PM2.5。尽管数据分析和结论都没有什么可新鲜的。但是难的是从空气中获取微生物。这个实验过程发表在nature子刊上。
Cao C, Jiang W, Wang B, et al. Inhalable microorganisms in Beijing’s PM2. 5 and PM10 pollutants during a severe smog event[J]. Environmental science & technology, 2014, 48(3): 1499-1507.
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