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16SrRNA基因測(cè)序和宏基因組測(cè)序是現(xiàn)在微生物檢驗(yàn)中的兩大新型武器，它們?cè)谖⑸镅芯恐泄餐l(fā)揮著極大的作用，都是研究微生物的重要方法。但是二者又有什么不同呢?接下來將做一個(gè)簡(jiǎn)單說明。
16SrRNA基因測(cè)序：就是指從微生物樣本中提取16SrRNA的基因片段，通過克隆、測(cè)序或酶切探針雜交獲得16SrRNA基因序列信息再與16SrRNA數(shù)據(jù)庫(kù)中的序列或其它數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確定其在進(jìn)化樹中的位置從而鑒定可能存在的微生物種類。
16SrRNA為核糖體的RNA的一個(gè)亞基，16SrDNA就是編碼該亞基的基因。細(xì)菌核糖體RNA（rRNA）有三種類型：5SrRNA（120bp）、16SrRNA（約1540bp）和23SrRNA（約2900bp）。
5SrRNA基因序列較短，包含的遺傳信息較少，不適于細(xì)菌種類的分析鑒定；23SrRNA基因的序列太長(zhǎng)，且其堿基的突變率較高，不適于鑒定親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的細(xì)菌種類；16SrRNA普遍存在于原核細(xì)胞中，且含量較高、拷貝數(shù)較多（占細(xì)菌RNA總量的80%以上），便于獲取模板，功能同源性高，遺傳信息量適中，適于作為細(xì)菌多樣性分析的標(biāo)準(zhǔn)。
宏基因組測(cè)序（MetagenomicsSequencing）：是對(duì)環(huán)境樣品中全部微生物的總DNA（也稱宏基因組：Metagenomic）進(jìn)行高通量測(cè)序，主要研究微生物種群結(jié)構(gòu)、基因功能活性、微生物之間的相互協(xié)作關(guān)系以及微生物與環(huán)境之間的關(guān)系。宏基因組測(cè)序研究擺脫了微生物分離純培養(yǎng)的限制，擴(kuò)展了微生物資源的利用空間，為微生物群落的研究提供了有效工具。
16SrRNA基因測(cè)序研究對(duì)象為分離純化后微生物。（想要進(jìn)行基因測(cè)序必須要有培養(yǎng)以后微生物菌落）
宏基因組測(cè)序研究對(duì)象為樣本。（可以是各種檢驗(yàn)樣本，不需要微生物的分離培養(yǎng)）
宏基因組測(cè)序在微生物領(lǐng)域應(yīng)用主要包括：
●環(huán)境微生物多樣性；
●基因挖掘；
●改造工程菌；
●疾病關(guān)聯(lián)分析；
●藥物開發(fā)。
16SrRNA基因測(cè)序在微生物領(lǐng)域應(yīng)用主要包括：
●微生物多樣性；
●微生物種群分析；
●重要基因發(fā)現(xiàn)；
●遺傳物質(zhì)在微生物之間或微生物與非生物環(huán)境之間的關(guān)系。
二者雖然在應(yīng)用領(lǐng)域有所不同，但是在整個(gè)研究過程是相輔相成的，可以互相補(bǔ)充驗(yàn)證，從而達(dá)到最終的研究目的。整個(gè)研究如下圖：
16SrDNA基因存在于所有細(xì)菌的基因組中，具有高度的保守性。該序列包含9個(gè)高變區(qū)和10個(gè)保守區(qū)（如下圖），通過對(duì)某一段高變區(qū)序列（V4區(qū)或V3-V4區(qū)）進(jìn)行PCR擴(kuò)增后進(jìn)行測(cè)序，得到1500bp左右的序列。其中，V4-V5區(qū)其特異性好，數(shù)據(jù)庫(kù)信息全，是細(xì)菌多樣性分析注釋的最佳選擇。
宏基因組測(cè)序則是將微生物基因組DNA隨機(jī)打斷成500bp的小片段，然后在片段兩端加入通用引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增測(cè)序，再通過組裝的方式，將小片段拼接成較長(zhǎng)的序列。
16SrRNA測(cè)序得到的序列很多情況鑒定不到種水平。宏基因組測(cè)序則能鑒定微生物到種水平甚至菌株水平。對(duì)于16SrRNA測(cè)序而言，任何一個(gè)高變區(qū)或幾個(gè)高變區(qū)，盡管具有很高的特異性，但是某些物種（尤其是分類水平較低的種水平）在這些高變區(qū)可能非常相近，能夠區(qū)分它們的特異性片段可能不在擴(kuò)增區(qū)域內(nèi)。宏基因組測(cè)序通過對(duì)微生物基因組隨機(jī)打斷，并通過組裝將小片段拼接成較長(zhǎng)的序列。因此，在物種鑒定過程中，宏基因組測(cè)序具有較高的優(yōu)勢(shì)。但是宏基因組測(cè)序的弊端就在于DNA的純化提取過程較難實(shí)現(xiàn)。
總結(jié)：
通常情況下，在微生態(tài)研究中，建議同時(shí)結(jié)合宏基因組測(cè)序和16SrRNA測(cè)序兩種技術(shù)手段，可以更高效、更準(zhǔn)確地研究微生物群落組成結(jié)構(gòu)、多樣性以及功能情況。其實(shí)在實(shí)際工作中我們可以根據(jù)自己所需進(jìn)行選擇測(cè)序方法，例如實(shí)驗(yàn)室無法鑒定的細(xì)菌或是研究細(xì)菌是否具有同源性可以16SrRNA測(cè)序方法。如果是有感染但無法獲得病原菌或者某一種細(xì)菌是否和疾病有關(guān)系的研究就需要宏基因組測(cè)序。
