宏基因组学（Metagenomics）,也称元基因组学,利用新一代高通量测序技术（NGS）以特定环境下微生物群体基因组为研究对象，在分析微生物多样性、种群结构、进化关系的基础上，可进一步探究微生物群体功能特性、相互协作关系及与环境之间的关系，发掘潜在的生物学意义。与传统微生物研究方法相比，宏基因组测序技术规避了绝大部分微生物不能培养、痕量菌无法检测的缺点，因此近年来在环境微生物学研究中得到了广泛应用。
适用范围
1。 医学领域：代谢病、肿瘤癌症等；
2. 畜牧领域：肠道、瘤胃（如产甲烷菌类群）与动物健康/营养消化研究等；
3。 农业领域：根际微生物与植物互作、农业耕作/施肥处理与土壤微生物群落等；
4。 环境领域：雾霾处理、污水治理、石油降解、酸性矿水处理及海洋环境等；
5. 生物能源：特殊功能的菌株、基因挖掘、工程菌的开发；
6. 特殊极端环境：极端环境条件下的微生物类群研究。
美吉优势
-
宏基因组云平台，引领宏基因组数据分析进入交互时代，实现全面、灵活、专业、安全的数据交付和分析方式。
- 拥有 Illumina HiSeq 2500 和 HiSeq 4000 等多种高通量测序平台。
-
拥有先进的拼接组装技术,全面高级的分析内容。
- 技术人员经验丰富,可以根据合作伙伴要求提供宏基因组、多组学实验方案、解决实验问题、分析实验结果。
- 拥有专业的生物信息团队和大型计算机,可以为合作伙伴提供个性化的生物信息分析服务。
- 美吉生物利用各组学技术为客户在微生物领域发表文章300+篇，其中宏组学文章10+篇，累计影响因子1000+。
实验流程
生信分析流程图
Binning生信分析流程图
技术参数
1.环境样本：土壤5-10 g，污泥/沉积物5-10 g，水体-滤膜过滤至有可见覆盖物，粪便3-5 g,血液10 mL；
2.DNA：总量 ≥ 1 μg，浓度 ≥ 10 ng/μL,OD260/280=1。8-2。0并确保DNA无降解，无污染；
3。送样管务必标清样品编号，管口使用Parafilm膜密封；
4.样品保存期间切忌反复冻融,送样时使用干冰运输。
美吉客户文献案例一：土壤微生物类群和功能属性对汞污染的响应一致
汞（Hg）是全世界主要的污染物之一，但是人们对汞污染所引起的生态后果却知之甚少。华中农业大学刘玉荣课题组等主要聚焦中国两个典型汞污染区域,对汞污染土壤中的细菌丰度、多样性和共生网络进行了评估。同时结合宏基因组分析对土壤中汞含量和微生物功能基因相对丰度之间的关系进行了探究。
实验设计：
实验结果：
图1 土壤汞、甲基汞含量与细菌丰度、多样性之间的关系。
图2 土壤汞含量与选定门水平细菌间的线性关系。
图3（a）随机森林预测与Hg污染相关的功能基因；（b）土壤总Hg含量与选定的功能基因间的线性关系。
美吉客户文献案例二：丁酸梭菌对腹泻型肠易激综合征的症状和粪便菌群的影响
肠易激综合症(Irritable Bowel Syndrome,IBS)是最常见的胃肠道疾病之一，以腹痛或腹部不适为主要症状。IBS根据症状分为4个亚型,以腹泻为主的IBS(IBS-D)更为常见。目前IBS的病因和病理生理学尚不清楚。丁酸梭菌(Clostridium butyricum,CB)是一种产丁酸的革兰氏阳性厌氧菌,存在于人的肠道内,已在临床应用于多种疾病,如炎症性肠病(IBD)和抗菌相关腹泻疾病。
山东大学齐鲁医院李延青课题通过一项多中心、随机、双盲、安慰剂对照试验,以肠道微生物群为基础,评估CB在IBS-D患者中的功效和安全性以及CB的潜在功能。
实验设计：
实验结果：
图1 16S测序结果。（a）用CB处理四周后，样本的sobs指数有增加的趋势；（b）Heatmap图展示丰度前30的优势OTU；（c）通过聚类分析观察到两个聚类簇；（d,e）在治疗前以及第四周placebo组以及CB组的PCoA分析。
图2 宏基因组测序结果。（a,b）ANOSIM分析比较placebo组以及CB组在治疗前以及第四周的COG功能和KEGG功能，两者均无显著性差异；（c,d,e,f）placebo组以及CB组在治疗前以及第四周KEGG代谢通路的LEfSe分析；（g,h）placebo组以及CB组在治疗前以及第四周的KEGG代谢通路的STAMP分析。通过LEfSe分析以及STAMP分析得到在placebo组以及CB组富集的代谢通路。
图3 placebo组以及CB组在治疗前以及第四周的总体代谢通路图。治疗四周后,两者的代谢通路发生变化。
参考文献：
[1]LiuYR,Delgado-BaquerizoM,LiB,etal。 Consistent responses of soil microbial taxonomic and functional attributes to mercury pollution across China[J]。 Microbiome, 2018, 6:183。
[2]Sun Y Y , Li M , Li Y Y , et al. The effect of Clostridium butyricum on symptoms and fecal microbiota in diarrhea-dominant irritable bowel syndrome: a randomized, double-blind, placebo-controlled trial[J]。 Scientific Reports, 2018, 8(1):2964。
