微生物基因组学1998年提出生命研究对象应是生物环境中全部微小生物的基因组，第一次提出针对特定环境样品中细菌和真菌的基因组总和进行研究的这一宏基因组(metagenome)概念2007年3月，美国国家科学院以“环境基因组学新科学——揭示微生物世界的奥秘”为题发表咨询报告，指出宏基因组学为探索微生物世界的奥秘提供新的方法，这是继发明显微镜以来研究微生物方法的重要进展，是对微生物世界认识的革命性突破宏基因组学广义宏基因组是指特定环境下所有生物遗传物质的总和，它决定了生物群体的生命现象.

　　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!

　　宏基因组学在环境保护和污染修复上的应用挖掘降解基因和功能菌株，进行生物修复获取任何序列的基因或功能，由此合成新物质或发现新的生物物种！发掘极端环境为生物的新物种，了解其耐受机制，帮助极端环境的污染修复.从宏基因组中分离的重要基因元件组编成具有其他活性成分、或可降解污染物功能的基因簇，以替代原有不易降解化合物，或直接降解环境中石油烃、有害有害化合物、重金属.可以有效地从环境中分离新的基因、化合物和生物催化剂；所构建的工程菌可用于处理各种复杂污染物，是非常有前景的降解酶系基因筛选方法；所获取的多样性信息可以在废水处理的各种反应器系统、污染物降解过程中微生物的作用和调控、营养物循环和富营养作用的微生物生态、微生物对环境和气候的监测等研究中发挥作用；分析微生物种群多样性，检测评价环境健康.

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　　它是以生态环境中全部DNA作为研究对象，通过克隆、异源表达来筛选有用基因及其产物，研究其功能和彼此之间的关系和相互作用，并揭示其规律的一门科学狭义宏基因组学则以生态环境中全部细菌和真菌基因组DNA作为研究对象，它不是采用传统的培养微生物的基因组，包含了可培养和还不能培养的微生物的基因，通过克隆、异源表达来筛选有用基因及其产物，研究其功能和彼此之间的关系和相互作用，并揭示其规律人类宏基因组学的阶段!把人体内所有微生物菌群基因组的总和称为“人体宏基因组”(humanmetagenome)!

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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。

　　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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　　宏基因组学在微生态学上的应用Zhang等构建红树林淤泥宏基因组文库,通过PCR扩增及变性梯度凝胶电泳(DGGE)对该区域固氮菌的多样性进行分析,结果揭示红树林地区固氮菌的生物多样性特征,其结果表明多数为变形菌,也含少数的固氮菌属、除硫单胞菌属、德克斯氏菌属和根瘤菌等！张薇等采用宏基因组技术对西北黄土高原柠条种植区土壤微生物多样性进行分析,发现变形杆菌纲是根表土壤区系中的有优势微生物菌群(70。3%),尤其存在大量能够诱导植物形成根瘤的根瘤菌和对植物有促生长作用的γ-Proteobacteria类微生物,说明了植物根系和土壤环境微生物菌群具有相互选择性!