16S测序和宏基因组测序的区别

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宏基因组测序（MetagenomicsSequencing）是对环境样品中全部微生物的总DNA（也称宏基因组：Metagenomic）进行高通量测序，主要研究微生物种群结构、基因功能活性、微生物之间的相互协作关系以及微生物与环境之间的关系。宏基因组测序研究摆脱了微生物分离纯培养的限制，扩展了微生物资源的利用空间，为环境微生物群落的研究提供了有效工具。

微生物测序研究常用手段包括16S等扩增子测序和宏基因组测序，这两者技术手段的主要区别如下：

1测序原理不同

16S rDNA基因存在于所有细菌的基因组中，具有高度的保守性。该序列包含9个高变区和10个保守区（如下图），通过对某一段高变区序列（V4区或V3-V4区）进行PCR扩增后进行测序，得到1500bp左右的序列。宏基因组测序则是将微生物基因组DNA随机打断成500bp的小片段，然后在片段两端加入通用引物进行PCR扩增测序，再通过组装的方式，将小片段拼接成较长的序列。

图 细菌16S区域

2研究目的不同

16S测序主要研究群落的物种组成、物种间的进化关系以及群落的多样性。宏基因组测序在16S测序分析的基础上还可以进行基因和功能层面的深入研究（GO、Pathway等）。

3物种鉴定深度不同

16S测序得到的序列很多注释不到种水平，而宏基因组测序则能鉴定微生物到种水平甚至菌株水平。对于16S测序而言，任何一个高变区或几个高变区，尽管具有很高的特异性，但是某些物种（尤其是分类水平较低的种水平）在这些高变区可能非常相近，能够区分它们的特异性片段可能不在扩增区域内。宏基因组测序通过对微生物基因组随机打断，并通过组装将小片段拼接成较长的序列。因此，在物种鉴定过程中，宏基因组测序具有较高的优势。

Tips：通常情况下，在微生态研究中，建议同时结合宏基因组测序和16S测序两种技术手段，可以更高效、更准确地研究微生物群落组成结构、多样性以及功能情况。