微生物群、宏基因组和微生物组的区别2021.7.31

  相信不少人在刚接触微生物分析时都会遇到这样的疑问，但随着知识的增加，就会发现这是一个不存在的问题。

一、微生物群

  微生物群（Microbiota）是指研究动植物体上共生或病理的微生物生态群体。微生物群包括细菌、古菌、原生动物、真菌和病毒。研究表明其在宿主的免疫、代谢和激素等方面非常重要。近义词Microbiome微生物组即包括微生物，又包括其基因组。

二、宏基因组

  宏基因组（Metagenomics ）是指直接研究环境样品作为遗传学材料。广义来説其包括环境基因组、生态基因组学和群体基因组学。传统的微生物学和微生物基因测序依赖于单克隆的培养，早期环境基因测序克隆16s rRNA基因等特定基因来确定自然样品中的生物多样性。此方法将会漏掉大量末被培养的微生物多样性。最近研究采用鸟枪法或PCR直接测序方法来获得样品群体中所有成员无偏好的基因。因为这类方法可以展现从前无法发现的微生物多样性，因此宏基因组方法提供了革命性的工具去理解我们整个生活的世界。随着测序价格的下降，宏基因组允许微生物生态研究比之前更大的尺度和更多细节。
  在宏基因组学中, 可以使用两种主要技术来提取环境中微生物的信息：

• amplicon sequencing （扩增子测序）: 仅对微生物的rRNA或核糖体DNA进行测序, 扩增子测序可以用于分析基因组特定区域遗传变异, 数据包含微生物的rRNA, 对于细菌或古细菌，它是16S；对于真核生物，它是18S。

• Shotgun sequencing（全基因组鸟枪测序） : 可对环境中微生物的完整基因组进行
  测序

三、微生物组

  微生物组（Microbiome ）是指直接研究环境样品作为遗传学材料。广义来説其包括环境基因组、生态基因组学和群体基因组学。传统的微生物学和微生物基因测序依赖于单克隆的培养，早期环境基因测序克隆16s rRNA基因等特定基因来确定自然样品中的生物多样性。此方法将会漏掉大量末被培养的微生物多样性。最近研究采用鸟枪法或PCR直接测序方法来获得样品群体中所有成员无偏好的基因。因为这类方法可以展现从前无法发现的微生物多样性，因此宏基因组方法提供了革命性的工具去理解我们整个生活的世界。随着测序价格的下降，宏基因组允许微生物生态研究比之前更大的尺度和更多细节。

图1 三者之间的区别

每张图代表的是相同的群体，然而不同的方法可以定义此群体可提供的不同信息。

• a. 微生物群：采用16S rRNA研究方法鉴定此环境中微生物的种类。

• b. 宏基因组：微生物群的基因和基因组，包括质粒、强调群体的遗传学潜能。

• c. 微生物组：微生物群的基因和基因组，以及微生物群的产物与宿主环境。

四、分析工具^[2]

图2 分析工具总结

  对于我目前的研究方向就是通过扩增子测序进行16S rRNA的测序然后进行微生物多样性的分析，今天发现了一个有意思的分析流程（这其实很早就有了，只是我才知道，呜呜呜）——QIIME 2微生物分析流程)（读音：恰姆2），不会读或者读错了很丢人的。然后发现了一位大佬，刘永鑫，他自己创办的微信公众号——宏基因组，是一个很好的资源，里面有QIMME2的中文帮助文档，结合着老师自己独到的见解，很赞，向大佬致敬。不多说了，时间宝贵，滚去吮吸老师的精华了，接下来争取每日一更，哈哈哈，争取，懂得都懂~

Reference

[1] Figure 1: Definition of the microbiota, metagenome and microbiome as used in this Review.
[2] 程福东, 丁啸, 李晟, 孙啸. 宏基因组样本数据的分析比较与分类. 生物技术通报, 2016, 32(5): 1-10
[3] https://mp.weixin.qq.com/s/kBbWD6ircc4UHE-ma-6a1Q