随着微生物的基因组研究技术发展，科学研究者认识到，微生物基因组很大程度上决定了生物体的某些表型并影响其从事的生命活动等，因此进行微生物基因组研究，将大大有助于揭示微生物的生命起源和奥秘。
小编特整理了研究微生物组的三大三代测序技术，从技术简介、三代测序优势和测序分析目的三个方面教你如何进行选择。更有与微生物组相关的高级分析盘点！马上一起来了解一下吧。
一. 微生物组三代测序技术
二. 高级分析盘点与结果展示
1.全长扩增子测序技术-高级分析点
贝叶斯网络图
在生态学当中，贝叶斯网络常用于判断微生物之间、微生物和环境之间以及微生物与代谢物之间的依赖关系，还可根据微生物群落结构组成判断不同组别样品之间的因果关系。
图1 微生物与环境因子之间的贝叶斯网络（本地化 Cytoscape 绘图）
Source Tracker溯源分析
Source Tracker是一款追踪微生物来源的软件，基于贝叶斯算法，探究目标样本（Sink）中微生物来源（Source）的分析。此分析可根据 Source 来源样本和 Sink 目标样本的群落结构分布，进一步预测 Sink 目标样本中来源于各 Source 来源样本的组成比例。
图2 根据source 来源样本对 sink 目标样本菌群来源的比例估计，图例表示来源环境（source）
2. 三代宏基因组测序技术-高级分析点
Contig Binning
Contig Binning是将组成相似或丰度一致的Contigs聚类到同一物种完成单菌的草图组装，从而进一步解析菌株的功能特性的研究方法。简单来说就是把宏基因组数据中来自同一菌株的序列聚到一起，得到一个菌株的基因组，进而可在基因组层面进行物种与功能分析。依托三代宏基因组的相对完整组装结果，配合Contig Binning的方法，可以更高程度的恢复复杂环境微生物基因组的构成。
图3 Contig Binning后获得单菌的注释结果及进化关系展示图
readsmapping
readsmapping是基于测序reads直接和已知数据库进行比对的分析方法，从而在种水平进行物种的鉴定，该方法可以有效解决因宿主污染导致的有效数据量低，难以支撑组装，无法进一步分析的困境。常用的分析工具有MetaPhlAn2和Kraken2，基于mapping后的物种注释结果可进行一系列的统计分析。
图4 各层级物种注释相对丰度热图
图5 LefSe分析LDA值分布柱状图
图6 各样品各个层级注释结果Graphlan图
3. 细菌，真菌全基因组de novo测序技术-高级分析点
单菌的全基因组高级分析除了我们熟知的比较基因组分析、群体进化分析和物种分型分析外，本次小编主要介绍了两个高级分析，cgMLST分析和基因家族扩张和收缩分析。
cgMLST分析（细菌完成图）
cgMLST分析可对所研究的未知菌株群体进行序列分型、群体进化史研究、疾病的传播途径推测或验证，最终实现对现有菌株信息的整体把控、病原菌的风险评估等研究目的，对人类疾病的预防和控制提供有价值的信息。相比传统MLST分型分析，cgMLST 具有更为高效，精确，快捷的特点。
图7 cgMLST 靶基因圈图展示（标注传统 MLST 代表靶基因）
图8 不同分组样本的最小生成树
基因家族扩张和收缩（真菌精细图）
基因家族扩张和收缩分析可展现某个基因家族在一个或几个物种中基因数目呈现明显差异的现象（多指扩张，少指收缩）进而确定生物间表型差异背后的遗传变化情况。基因家族规模的变化对物种进化可能有利、有害或者中性，基因家族的数量变化是形成物种特异的重要原因之一。
图9 基因家族扩张和收缩树图
2023年虽然陌生，但也会给我们带来精彩，让我们无限畅想，不断创新，一起迎接微生物组学的新发现。
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