微生物測序
微生(sheng)物組(zu)（Microbiome）是指一個特定(ding)環(huan)境(jing)或生(sheng)態(tai)系統(tong)中全部微生(sheng)物及其遺傳信息的(de)集合,?蘊藏著極為豐富的(de)微生(sheng)物資(zi)源(yuan)。全面(mian)(mian)系統(tong)地解(jie)析微生(sheng)物組(zu)的(de)結(jie)構(gou)和功能(neng),?將為解(jie)決人類面(mian)(mian)臨的(de)能(neng)源(yuan)、生(sheng)態(tai)環(huan)境(jing)、工農(nong)業生(sheng)產和人體健康等重大問題帶來新思路
細菌完成圖（三代測序）
基因(yin)(yin)(yin)組是闡(chan)釋生(sheng)(sheng)命現(xian)象和(he)揭示生(sheng)(sheng)命規律的(de)重要(yao)手段，三(san)代PacBio HiFi測(ce)序(xu)模(mo)式(shi)可產生(sheng)(sheng)既兼顧長(chang)讀長(chang)，又(you)具有(you)高精(jing)度的(de)測(ce)序(xu)結果，貝瑞基因(yin)(yin)(yin)HiFi細(xi)菌完(wan)(wan)成(cheng)圖(tu)測(ce)序(xu)，即利用PacBio HiFi測(ce)序(xu)模(mo)式(shi)對細(xi)菌物種(zhong)進行基因(yin)(yin)(yin)組de novo組裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)，從而獲得該細(xi)菌種(zhong)完(wan)(wan)整基因(yin)(yin)(yin)組序(xu)列，該技術大大提升了細(xi)菌基因(yin)(yin)(yin)組組裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)的(de)完(wan)(wan)整性和(he)準(zhun)確性，可真正實現(xian)細(xi)菌0 gap組裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)。
真菌精細圖（三代測序）
三代(dai)真(zhen)(zhen)菌(jun)精細圖(tu)，即采用PacBio測(ce)序(xu)平(ping)臺，利用高深(shen)度三代(dai)數據進行真(zhen)(zhen)菌(jun)基(ji)因(yin)組(zu)(zu)de novo組(zu)(zu)裝，獲得真(zhen)(zhen)菌(jun)基(ji)因(yin)組(zu)(zu)序(xu)列信(xin)(xin)息的(de)(de)一種(zhong)技(ji)術(shu)手段。真(zhen)(zhen)菌(jun)基(ji)因(yin)組(zu)(zu)一般在10M-150M，有(you)多核和雜合等現象，利用三代(dai)測(ce)序(xu)技(ji)術(shu)的(de)(de)優(you)勢破譯真(zhen)(zhen)菌(jun)基(ji)因(yin)組(zu)(zu)，能克服二(er)代(dai)測(ce)序(xu)對高GC、高重復(fu)、高雜合位置檢(jian)出不準確的(de)(de)現象，得到更(geng)加完整和均勻的(de)(de)基(ji)因(yin)組(zu)(zu)，結合HiC輔助組(zu)(zu)裝技(ji)術(shu)可(ke)獲得染(ran)色體(ti)水平(ping)全基(ji)因(yin)組(zu)(zu)序(xu)列圖(tu)譜，此外，測(ce)序(xu)同時還可(ke)獲得甲基(ji)化修飾位點信(xin)(xin)息。
全長16s（三代測序）
常規二代16S僅針對單個(ge)可變區或者連續兩(liang)到三(san)個(ge)可變區進行測序，而基(ji)于PacBio HiFi測序的(de)全長16S（V1-V9）可獲取(qu)微(wei)生(sheng)物(wu)16S的(de)全長序列，突破(po)了二代測序讀長較短的(de)局限性，能夠更(geng)好(hao)的(de)實現微(wei)生(sheng)物(wu)在種水(shui)平上的(de)分(fen)類， 可獲得物(wu)種分(fen)類、豐(feng)度、種群結構等更(geng)加深(shen)入和全面的(de)信息(xi)。基(ji)于PacBio HiFi測序技術的(de)全長16s測序為微(wei)生(sheng)物(wu)多樣性研(yan)究提(ti)供(gong)了強有(you)力的(de)技術手(shou)段。
宏基因組（二代測序）
二代宏基因(yin)組測(ce)序(xu)技術是(shi)依托(tuo)二代測(ce)序(xu)平臺以特定環境中的(de)(de)整(zheng)個微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)群(qun)落(luo)作為研(yan)究(jiu)的(de)(de)對象，不(bu)需要(yao)對微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)進行(xing)分(fen)(fen)離培養，提取環境微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)總DNA進行(xing)研(yan)究(jiu)，進行(xing)微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)群(qun)體(ti)的(de)(de)物(wu)(wu)(wu)種(zhong)分(fen)(fen)類、復雜度(du)分(fen)(fen)析、群(qun)落(luo)結構、功能注釋、樣品間(jian)(jian)的(de)(de)物(wu)(wu)(wu)種(zhong)或基因(yin)差異及物(wu)(wu)(wu)種(zhong)間(jian)(jian)的(de)(de)代謝(xie)網(wang)絡研(yan)究(jiu)。與傳統(tong)微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)研(yan)究(jiu)方法(fa)相比，宏基因(yin)組測(ce)序(xu)技術規避(bi)了絕大(da)部分(fen)(fen)微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)不(bu)能培養、痕量菌無法(fa)檢測(ce)的(de)(de)缺點。
應用方向
- 精準醫療：探究腸道、皮膚、陰道等菌群環境對疾病的影響，尋找與代謝類疾病、消化類疾病、自身免疫性疾病等相關的biomarker及與癌癥相關的治療靶點；
- 藥物代謝：探究功能食品、中藥的體內代謝及藥效機制；
- 傳統發酵生產：關鍵風味物質溯源及控制發酵微生物菌種優化改良，及特殊功能菌株、基因挖掘、工程菌開發等；
- 畜牧漁養殖：研究腸道、瘤胃等微生物與動物繁殖、生長發育、營養健康、免疫和疾病治療等的互作關系、對環境的響應及對生產的影響；
- 大農業：研究根系微生物對植物生長、抗逆的影響，指導種植方式；
- 環境領域：研究特定環境下微生物研究，解決有機肥發酵處理、污水治理、石油降解、水體及海洋環境等環境相關問題；
案例解析
基(ji)于HiFi reads的分類分辨率。(A) HiFi和(he)(he)NGS讀數具有(已知)/不具有(未(wei)知)分類信息的百分比。(B和(he)(he)C)基(ji)于19個全長(chang)18S-OTUs (B)和(he)(he)207個全長(chang)16S-OTUs (C)的系統進化樹
利用HiFi宏基因組測序技術改進西藏鹽湖沉積物中宏基因組組裝和病毒組裝
該文通過(guo)應用長讀長測(ce)序(xu)(xu)技(ji)(ji)術和短讀長測(ce)序(xu)(xu)技(ji)(ji)術對青藏高原鹽(yan)湖沉積物(wu)樣品進行測(ce)序(xu)(xu)，評估了不(bu)同(tong)組(zu)(zu)(zu)裝策略在(zai)宏基因組(zu)(zu)(zu)組(zu)(zu)(zu)裝和病毒組(zu)(zu)(zu)裝中的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)。28.9% 的(de)(de)(de)(de)(de) NGS 讀取可(ke)以分配到(dao)已(yi)知(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)分類等級(ji)，而HiFi數據的(de)(de)(de)(de)(de)讀取分配率(lv)為(wei)90.8%，大(da)(da)(da)約是NGS的(de)(de)(de)(de)(de)三倍(bei)。HiFi reads的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)種(zhong)級(ji)別分配率(lv)為(wei)67.19%，而短讀長的(de)(de)(de)(de)(de)相應比率(lv)僅為(wei)5.59%，說明HiFi reads在(zai)分類方面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)強大(da)(da)(da)能(neng)(neng)力。總(zong)共鑒定出17個最小相對豐度大(da)(da)(da)于0.1%的(de)(de)(de)(de)(de)門，大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)超過(guo)了NGS技(ji)(ji)術的(de)(de)(de)(de)(de)檢(jian)索性(xing)能(neng)(neng)。這為(wei)復雜環境樣品的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)種(zhong)組(zu)(zu)(zu)成研究，特別是對真(zhen)核微(wei)生物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)了解(jie)提供了便利(li)。
參考文獻(xian)：Tao Y, Xun F, Zhao C, Mao Z, et al. Improved Assembly of Metagenome-Assembled Genomes and Viruses in Tibetan Saline Lake Sediment by HiFi Metagenomic Sequencing. Microbiol Spectr. 2023 Feb 14;11(1):e0332822.
