宏基因组(Metagenome)（也称微生物环境基因组MicrobialEnvironmentalGenome,或元基因组）是由Handelsman等1998年提出的新名词，其定义为“thegenomesofthetotalmicrobiotafoundinnature”,即环境中全部微小生物遗传物质的总和！它包含了可培养的和未可培养的微生物的基因，目前主要指环境样品中的细菌和真菌的基因组总和！宏基因组学(或元基因组学，metagenomics)是一种以环境样品中的微生物群体基因组为研究对象，以功能基因筛选和/或测序分析为研究手段，以微生物多样性、种群结构、进化关系、功能活性、相互协作关系及与环境之间的关系为研究目的的新的微生物研究方法.

　　一般包括从环境样品中提取基因组DNA,进行高通量测序分析，或克隆DNA到合适的载体，导入宿主菌体，筛选目的转化子等工作！特定生物种基因组研究使人们的认识单元实现了从单一基因到基因集合的转变，宏基因组研究将使人们摆脱物种界限，揭示更高更复杂层次上的生命运动规律.在目前的基因结构功能认识和基因操作技术背景下，细菌宏基因组成为研究和开发的主要对象！细菌宏基因组、细菌人工染色体文库筛选和基因系统学分析使研究者能更有效地开发细菌基因资源，更深入地洞察细菌多样性!

　　环境微生物是自然界中分布广、种类多、数量大的生物类群。自1663年,列文虎克利用自制显微镜第一次揭开微生物神秘的面纱之后近300多年的时间里,人们对于微生物的研究主要是建立在纯培养基础上,后来人们发现通过纯培养方法估计的环境微生物多样性只占总量的0!1%~1%,这使得微生物的多样性资源难以得到全的开发和利用,如何充分开拓利用环境微生物新资源是目前环境微生物研究的重要课题之一。近年来发展起来的宏基因组学技术避开传统的微生物分离培养方法直接从环境样品中提取总DNA,通过构建和筛选宏基因组文库来获得新的功能基因和生物活性物质,宏基因组文库既包括了可培养的,又包括了未可培养的微生物遗传信息,因此增加了获得新生物活性物质的机会.

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　　宏基因组学在海洋微生物资源开发上的应用宏基因组工程与海洋生物学进行有机的结合，促使人类了解许多为培养海洋微生物的基因组序列及其功能产物，在海洋天然药物研究、海洋极端环境微生物研究、海洋微生物多样性探索中具有十分重要的应用前景！Martín等构建地中海深层水体微生物宏基因组文库,通过序列分析和16SrRNA系统发育比对,发现该水体的微生物种群与太平洋阿罗哈水域中层水体的微生物种群具有一定的相似性,并提出在无光的条件下,温度是影响微生物种群在水体中分布的主要因素!

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　　2008年肖凯等以宏基因组DNA为模板,采用不同的PCR引物对温泉的高温水底沉积物微生物多样性进行分析,发现了一株新的菌株JS-X2与在美国黄石公园温泉发现的未培养细菌有95%的相似性,并且与嗜热蓝细菌聚球藻有89%的相似性!Sabet等通过构建宏基因组文库对美国莫诺湖水体中噬菌体的多样性进行了研究,研究发现不可培养的噬菌体才是该特殊生境中的优势群体,揭示了海洋是一个巨大的未知RNA病毒库!Breitbart等通过构建海水及海底沉积物宏基因组文库对该地区不可培养病毒的多样性进行分析,结果发现扩增得到的病毒基因型中65%为新的基因型,其中包含一类海藻病毒,多数病毒具有新的基因型,与节肢动物和高等植物病毒存在很大的序列差异性.