本文由 发布，转载请注明出处，如有问题请联系我们！ 发布时间: 2021-08-01一代测序和二代测序区别比较-宏基因组测序和全基因组测序

在环境中，传统式的试验室塑造方式不能得到很多微生物菌种，变成科学研究大自然微生物菌种群落结构，绿色生态作用以及相互影响的最大的阻碍。

伴随着生物学技术性在微生物菌种生物学科学研究中的运用，微生物菌种多元性科学研究获得了新的提升。最初，分子结构微生物学的探讨大多数运用微生物菌种16S核糖体RNA (rRNA)遗传基因和PCR等生物学研究思路的特性，包含转性/温度场凝胶电泳(DGGE/TGGE)，16S rRNA遗传基因多肽链构像多态性剖析(SSCP)，尾端约束性精彩片段长短多态性(T-RFLP)，即时定量PCR(即时定量PCR)。

20世际90时期末，伴随着转录组测序技术性的发展趋势，根据基因组文库的剖析也为微生物菌种多元性构造和作用基因的分析带来了新理念。

16S rRNA

16S核糖体RNA (16s rRNA)是原核生物核糖体中30S亚基的构成部分，编号16S rRNA的遗传基因称之为16S rRNA遗传基因(16s rDNA)。16S rRNA的长短约为1，542 nt，不但包括相对高度传统的地区，还包括轻中度传统和相对高度可变性的地区。传统区基本上是全部病菌一共有的，不一样病菌中间编码序列沒有差别，因而被称作“病菌动物化石”。传统区为可变性区(v1 ~ v10)，不一样属种间存有差别，适用科学研究不一样进化距离的各种各样病菌的亲缘关系。

我们可以在16S rRNA 遗传基因的保守序列区段设计方案通用引物，增加病菌的可变性区精彩片段来开展序列比对，并与细菌，病毒感染等别的微生物菌种相差别。16S rRNA高通量测序一般是运用转录组测序服务平台对16S rRNA遗传基因的V3-V4或V4-V5可变性区开展转录组测序，为此来科学研究微生物菌种多元性。我们可以在16S rRNA遗传基因保守序列区段设计方案通用引物，增加病菌的可变性区精彩片段开展序列比对，与细菌，病毒感染等微生物菌种区别起来。16S rRNA高通量测序一般运用转录组测序服务平台对16S rRNA遗传基因的V3-V4或V4-V5可变性区开展转录组测序，进而科学研究微生物菌种多元性。

1.16s rrna遗传基因结构示意图。

转录组测序的工艺基本原理和发展趋势。

转录组测序技术性也被称作下一代测序，NGS)。与桑格转录组测序对比，NGS一次能够并行处理精确测量几十万到几百万个DNA分子，并且它的阅读文章长短很短。

现阶段用以微生物菌种生态系统多元性科学研究中的转录组测序服务平台关键有罗氏公司的454法，Illumina企业的Solexa法和ABI企业的SOLiD法。二代测序仅能对16S rRNA遗传基因的一部分可变性区转录组测序，而接着发生的三代测序提升读长限定完成了16S rRNA遗传基因的总长转录组测序，从而能更全方位，精确地分析微生物菌种群落结构。现阶段用以微生物菌种生态系统多元性科学研究的转录组测序服务平台关键有罗氏的454法，Illumina的Solexa法和ABI的SOLiD法。第二代测序只有对16S rRNA遗传基因的一部分可变性区开展转录组测序，而随后的第三代测序提升了长短限定，完成了16S rRNA遗传基因的总长转录组测序，进而可以更为全方位，精确地剖析微生物菌种群落结构。

图2转录组测序服务平台的开发设计。

现阶段，转录组测序是一个边生成边转录组测序的全过程，应用的是莹光可逆性终止子。每一个可逆性终止子的碱基3’端都是有一个阻隔官能团，而在侧面含有一种莹光。因为有4种不一样的碱基（ATCG），因而也会出现相匹配4种不一样顏色的莹光。逐渐增加每一次融合上一个碱基，DNA的增加便会终止，这时能接到一种莹光数据信号。随后放实验试剂去除阻隔官能团，开展下一个碱基的融合，依此类推获得一连串的萤光数据信号组成编码序列。而依据莹光的色调大家便能够明确每一个结构域的基因型，即能够获得这一段DNA片段的编码序列。现阶段，转录组测序是一个边生成边转录组测序的全过程，应用莹光可逆性终止子。每一个可逆性终止子在其碱基的3’端有一个封闭式官能团，在其侧面有一个莹光。由于有4个不一样的碱基(ATCG)，也会出现相匹配4种不一样顏色的莹光。如果你逐渐增加时，每融合一个碱基，DNA的增加便会终止，这时你能接到一个莹光数据信号。随后，释放出来实验试剂以除去封闭式官能团，并融合下一个碱基，依此类推，得到一系列莹光数据信号融合编码序列。依据莹光的色调，我们可以明确每一个基因座的基因型，换句话说，我们可以获得这一DNA片段的编码序列。

图3转录组测序技术性的原理。

第二代测序服务平台一般只有对2个或三个可变性区的单独或持续编码序列完成转录组测序剖析，一般没法得到rRNA遗传基因的总长编码序列信息内容，因而通常无法在属，种乃至菌种的细致水准上对测出的编码序列开展评定，得到对应的微生物菌种类型信息内容。

2008年，依次研发出Helicos Biosciences，PacBio SMRT和Nanopore的第一台单分子结构DNA测序仪，第三代单分子结构测序技术面世。它还可以在单分子结构水准上完成DNA序列的较长读长转录组测序，因而载入微生物菌种rRNA遗传基因的总长编码序列很容易。可是DNA聚合酶不可以合理地添加转录组测序列阵。准确度一次合格的可能性很低(81-83%)。DNA聚合酶在列阵中被溶解；一般来说，每一个碱基的转录组测序成本费较高，因而其运用比不上第二代测序技术广泛。

转录组测序技术性在微生物菌种多元性科学研究中的运用。

伴随着转录组测序技术性的持续升級，转录组测序的货运量，长短和精确度持续提升，成本费大幅度减少。微生物菌种生态系统多元性的16S rRNA转录组测序剖析，包含种群注解与点评，种群构成剖析，β多元性剖析，种群差异分析，进化树剖析等。

过去十几年间快速运用于水质，土壤层及肠胃等微生物菌种群的分析中。在医药学行业，以16S rRNA高通量测序为象征的法医鉴定微生物菌种科研成果也逐渐用于医药学应用中的微生物检材评定，个人鉴别，死亡时间推论，地区推论等层面；在医疗服务行业，根据转录组测序技术指标分析肌肤，口腔内部，肠胃及呼吸系统等有益菌结构类型，为疾患诊断医治提供了新案件线索。16S rRNA高通量测序技术性也在农牧业，养殖业，深海，土壤层等自然环境微生物菌种生态系统多元性科学研究中起到主要功效。近十年来，它被快速运用强电解质，土壤层和肠菌的科学研究。在医药学行业，以16S rRNA高通量测序为象征的法医鉴定分子生物学科研成果慢慢运用于微生物标本采集评定，个人评定，死亡时间推论，地区推论等层面。在医药学行业，根据转录组测序技术性，剖析肌肤，口腔内部，肠胃和呼吸系统的结构类型，为疾患诊断和医治获得新的案件线索。16S rRNA高通量测序系统在农牧业，养殖业，深海和土壤微生物生态系统多元性科学研究中也充分发挥着关键功效。

图4微生物菌种多元性剖析全过程。

市场前景

近些年，伴随着转录组测序技术性的迅速发展趋势，16S rRNA高通量测序已广泛运用于各种各样生态环境保护中微生物菌种多元性的剖析。尽管第三代测序技术的准确度和转录组测序成本费有待提高，但伴随着转录组测序精密度，阅读文章长短和货运量等技术参数的持续提升及其转录组测序成本费的减少，16S rRNA遗传基因的高品质转录组测序将变成实际。

除此之外，16S rRNA有关数据库查询的扩大和生物信息学优化算法的持续发展趋势，也将为微生物菌种生态系统多元性的分析带来更精确，更全方位的信息内容。16S rRNA高通量测序能够讲解微生物菌种群落结构，探寻样版特点和生态系统间种群的关系等。根据与代谢组学，蛋白组学等组学紧密结合，能够一同揭露微生物菌种与环境或微生物中间的相互影响体制和原理。