大家好，小编来分享宏基因组产品选做思路喽~
随着微生物研究的发展和高通量测序技术的出现，微生物的研究迎来了宏组学技术研究时代。目前宏组学产品种类繁多，常见项目主要包括宏基因组、宏病毒组和宏转录组。宏基因组项目可以检测宏样本中所有微生物的多样性、基因功能等，宏病毒组是对宏样本中病毒组成等的分析，这两类项目均是从DNA层面对宏样本进行研究，无法鉴别微生物死活，而宏转录组是从RNA层面检测宏样本微生物，主要检测微生物的基因在组间的表达差异，是对活菌的检测。
今天小编主要介绍宏组学中的宏基因组项目。主要包括列表中的五项产品。
接下来逐一介绍5大项目特点和适用研究类型~
一、基于二代测序的宏基因组
1.项目特点：获得基因丰度，并通过21个数据库进行全面注释后得到物种丰度和基因功能。
2.适用研究：研究宏样本中多种微生物多样性、基因功能及其与环境的关系。
3. 案例：
这篇由凌恩生物客户中国农业科学院烟草研究所在Nature子刊上发表的“Purines enrich root-associated Pseudomonas and improve wild soybean growth under salt stress”文章，主要利用宏基因组研究了盐胁迫条件下耐盐植物野生大豆（Glycine soja）根系相关微生物区系组成和功能的变化[1]。
期刊：Nature Communications
影响因子：16.6
发表时间：2024
样本类型：根、根际土、空白土壤
DOI: 10.1038/s41467-024-47773-9
图1 盐处理的大豆根际土壤假单胞菌丰度
图2 对照和盐处理根际土壤中COG类别的丰度和基因丰度[1]
二、宏基因组binning
1. 项目特点：除了获得物种丰度、基因功能（21个数据库）外，还可以获得物种基因组草图（单菌MAG）及其功能。
2. 适用研究：想研究感兴趣或无法培养、未研究的物种基因组及其功能。
3. 案例：
凌恩生物客户浙江农业科学院在《Science of the Total Environment》期刊上发表了“Tracking investigation of archaeal composition and methanogenesis function from parental to offspring pigs”，阐明了猪肠道古菌组成和产甲烷功能的发育模式，并提出是氢化营养途径主导了猪古菌的产甲烷生成功能[2]。
期刊：Science of the Total Environment
影响因子：9.8
发表时间：2024
样本类型：猪粪便
DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.172078
图3 猪肠道古菌信息[2]
三、HiFi-Meta宏基因组
1. 项目特点：除可获得物种丰度、基因功能（21个数据库）外，还可获得新物种基因组（高质量Completed MAGs）、功能和完整质粒，比二代binning宏基因组更准确，获得的基因组更完整，可预测质粒基因组。
2. 适用研究：研究微生物物种高质量基因组及其功能和新基因，可获得部分物种completed MAGs,可用于研究基因水平转移，并开展质粒、抗性基因等与宿主关联研究。
3. 案例：
(1)
经典文章一
文章“The unique gut microbiome of giant pandas involved in protein metabolism contributes to the host’s dietary adaption to bamboo”对大熊猫粪便样本进行HiFi-Meta宏基因组测序构建大熊猫肠道MAGs，从微生物氨基酸代谢的角度解释大熊猫肠道微生物对大熊猫食性转变的作用[3]。
期刊：Microbiome
影响因子：15.5
发表时间：2023
样本类型：大熊猫粪便
DOI: 10.1186/s40168-023-01603-0
图4 MAGs的分类注释和系统发育树[3]
(2)
经典文章二
文章“Longitudinal, Multi-Platform Metagenomics Yields a High-Quality Genomic Catalog and Guides an In Vitro Model for Cheese Communities”对3种不同类型奶酪进行HiFi-Meta宏基因组测序构建奶酪表皮微生物cMAGs，揭示了每种奶酪中具有高度可重复性的微生物演替，并能够预测质粒和噬菌体多样性及其宿主关联[4]。
期刊：mSystems
影响因子：6.4
发表时间：2023
样本类型：奶酪
DOI: 10.1128/msystems.00701-22
图5三种奶酪的细菌基因组[4]
图6 MGE（病毒或质粒）与宿主的相关分析[4]
四、宏基因组抗性基因分析
1. 项目特点：除获得物种丰度、基因功能外，还可获得抗生素、金属、杀菌剂等相关抗性基因、可移动元件、细菌致病毒力因子、致病菌等6大数据库注释，获得基因丰度，比普通宏基因组中抗性基因的分析内容更丰富。
2. 适用研究：研究抗性基因和基因水平转移、抗性组变化驱动因素，以及细菌毒力、致病菌。
3. 案例：
经典文章“Supercarriers of antibiotic resistome in a world’s large river”对春、秋两季的长江水和沉积物进行抗性宏基因组测序，证实了陆生人类致病菌（HPB）是河流中主要的ARG宿主，而不是传统的超级携带者（例如，粪便指示细菌）[5]。
期刊：Microbiome
影响因子：15.5
发表时间：2022
样本类型：长江水和沉积物
DOI: 10.1186/s40168-022-01294-z
图7 优势ARG类型和ARG亚型的相对丰度[5]
图8 长江水域和沉积物中ARG宿主的分类学分析和HPB组成[5]
五、宏基因组元素循环分析
1. 项目特点：可进行标准分析：C、N、P、S、Fe、As和Hg等元素循环功能基因丰度及其宿主；高级分析：循环路径（C、N、P、S）、元素之间的耦合。共9大分析内容，比普通宏基因组元素循环注释和分析内容更丰富。
2. 适用研究：研究处理会影响哪种循环途径及主要功能微生物的环境类样本。
3. 案例：
经典文章“Spatiotemporal successions of N, S, C, Fe, and As cycling genes in groundwater of a wetland ecosystem: Enhanced heterogeneity in wet season”对鄱阳湖平原湿地旱、雨两季地下水进行元素循环宏基因组测序，揭示了湿地地下水季节变化条件下，氮、硫、碳、铁、砷循环基因的时空演替规律及其耦合机制[6]。
期刊：Water Research
影响因子：12.8
发表时间：2024
样本类型：鄱阳湖平原湿地地下水
DOI: 10.1016/j.watres.2024.121105-z
图9 N和S循环相关功能基因丰度的差异[6]
图10 旱季和雨季环境因子和元素循环的相关性[6]
注意
1.除抗性宏基因组更适合环境样本外，其他项目医口和农口均适合。
2.样本重复数目≥3个，过液氮，-80℃保存干冰运输。
3.可同环境因子数据、扩增子、转录组、代谢组、蛋白组进行联合分析。
介绍了这么多，相信你一定了解如何选择宏基因组项目了！
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参考文献
[1] Zheng Y, et al. Purines enrich root-associated Pseudomonas and improve wild soybean growth under salt stress. Nature Communications. 2024;15 (1):3520.
[2] Chen Q, et al. Tracking investigation of archaeal composition and methanogenesis function from parental to offspring pigs. Science of the Total Environment. 2024;927:172078.
[3] Deng F, et al. The unique gut microbiome of giant pandas involved in protein metabolism contributes to the host's dietary adaption to bamboo. Microbiome. 2023;11 (1):180.
[4] Saak CC, et al. Longitudinal, Multi-Platform Metagenomics Yields a High-Quality Genomic Catalog and Guides an In Vitro Model for Cheese Communities. mSystems. 2023;8 (1):e0070122.[5] Wang J, et al. Supercarriers of antibiotic resistome in a world's large river. Microbiome. 2022;10 (1):111.
[6] Chen X, et al. Spatiotemporal successions of N, S, C, Fe, and As cycling genes in groundwater of a wetland ecosystem: Enhanced heterogeneity in wet season. Water Research. 2024;251:121105.
