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宏ひろし基もと因いん组学

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（重定しげさだ向こう自じ元もと基もと因いん組ぐみ學がく）
宏ひろし基もと因いん組ぐみ學がく允まこと许研究けんきゅう微生物びせいぶつ群落ぐんらく，例れい如在这个从地表ひょう表面ひょうめん采さい煤すす中ちゅう接收せっしゅう的てき酸性さんせい排水はいすい的てき溪流けいりゅう中ちゅう存在そんざい的てき微生物びせいぶつ群落ぐんらく。

宏ひろし基もと因いん组学（英語えいご：Metagenomics），又また譯わけ元もと基もと因いん组学、总体基もと因いん体たい学がく，是ぜ一門いちもん直接ちょくせつ取得しゅとく環境かんきょう中ちゅう所有しょゆう遺傳いでん物質ぶっしつ的てき研究けんきゅう。研究けんきゅう領域りょういき廣こう泛，也可稱しょう為ため環境かんきょう基もと因いん體たい學がく、生態せいたい基もと因いん體たい學がく或ある群落ぐんらく基もと因いん體たい學がく。在ざい早期そうき研究けんきゅう微生物びせいぶつ基もと因いん體たい必須ひっす將はた環境かんきょう基もと因いんDNA或あるRNA轉うたて殖ふえ進入しんにゅう大腸だいちょう桿菌かんきん體からだ內，利用りよう複製ふくせい選せん殖ふえ方式ほうしき，分析ぶんせき在ざい自然しぜん環境かんきょう中ちゅう複製ふくせい選せん殖ふえ特定とくてい基もと因いん(通常つうじょう為ため16S rRNA)的てき多樣たよう性せい。但ただし是ぜ，這樣的てき工作こうさく表明ひょうめい，絕大ぜつだい多數たすう的てき微生物びせいぶつ生物せいぶつ多樣たよう性せい已やめ被ひ基もと於複製せい選せん殖ふえ的てき方法ほうほう所しょ遺漏いろう[1]。最近さいきん的てき研究けんきゅう使用しよう“霰彈槍やり”或あるPCR定てい向こう測はか序じょ來らい獲得かくとく來らい自じ所有しょゆう樣さま本社ほんしゃ區く所有しょゆう成員せいいん的てき所有しょゆう基もと因いん的てき大だい部分ぶぶん無む偏差へんさ的てき樣さま本ほん基もと因いん[2]。由よし於其能のう夠揭示けいじ以前いぜん隱かくれ藏ぞう的てき微生物びせいぶつ多樣たよう性せい，總體そうたい基もと因いん體たい學がく提供ていきょう了りょう一いち個こ強大きょうだい的てき鏡きょう頭あたま，用よう於觀察かんさつ微生物びせいぶつ世界せかい，這些微生物びせいぶつ世界せかい有ゆう可能かのう徹底てってい改變かいへん對たい整せい個こ生命せいめい世界せかい的てき理解りかい[3][4]。隨ずい著ちょDNA測はか序じょ的てき價格かかく不斷ふだん下降かこう，總體そうたい基もと因いん體たい學がく現在げんざい允許いんきょ微生物びせいぶつ生態せいたい學がく以比以前いぜん更さら大だい的てき規模きぼ和わ細ほそ節ぶし進行しんこう調ちょう查。

字源じげん[编辑]

「總體そうたい基もと因いん體たい學がく」 一いち詞し是ぜ在ざい1998年ねん由ゆかりJo Handelsman（页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）、Jon Clardy及Robert M. Goodman（页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）等とう人じん所しょ出版しゅっぱん的てき書籍しょせき中ちゅう所しょ使用しよう的てき術語じゅつご[5]。2005年ねん，Kevin Chen（页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）和かず Lior Pachter定義ていぎ「總體そうたい基もと因いん體たい學がく」，意い指ゆび直接ちょくせつ研究けんきゅう環境かんきょう中ちゅう微生物びせいぶつ群ぐん落基因いん體たい學的がくてき應用おうよう，而非於實驗じっけん室しつ中ちゅう進行しんこう單たん一個體純化與培養的實驗方式[6]。

人ひと类宏基もと因いん组[编辑]

是ぜ指ゆび与あずか人ひと类共生きょうせい的てき全部ぜんぶ微生物びせいぶつ的てき基もと因いん总和。又また被ひ称しょう为“微生物びせいぶつ组”或ある“人ひと类第二に基き因いん组”。

人ひと类体内ない的てき微生物びせいぶつ多た达1000多た种[7]，特とく别是胃い肠道内的ないてき微生物びせいぶつ最さい为丰富とみ；因いん此我们所说的宏ひろし基もと因いん组在狭せま义上指ゆび的てき是ぜ肠道源げん基もと因いん组。在ざい过去的てき很多年中ねんじゅう，人にん们对微生物びせいぶつ的てき研究けんきゅう只ただ是ぜ限げん于单一いち的てき微生物びせいぶつ物もの种研究けんきゅう，但ただし是ぜ科学かがく家か后きさき来らい发现，人にん类体内ない大だい多数たすう微生物びせいぶつ的てき生命せいめい活かつ动由复杂的てき微生物びせいぶつ群落ぐんらく来らい完成かんせい。

在ざい以往いおう的てき科學かがく研究けんきゅう中ちゅう都と認みとめ為ため生物せいぶつ體たい的てき表現ひょうげん型がた是ぜ由よし生物せいぶつ體たい自身じしん的てき基もと因いん表ひょう達たち調ちょう控ひかえ的てき。但ただし是ぜ人じん們同時じ也知道人どうじん類るい是ぜ與あずか微生物びせいぶつ共生きょうせい的てき，比ひ如在2005年ねん諾だく貝かい爾なんじ生理學せいりがく或ある醫學いがく獎表彰ひょうしょう的てき就是科學かがく家か马歇尔和わ沃伦關せき於幽門ゆうもん螺旋らせん桿菌かんきん與あずか胃炎いえん及胃潰瘍いかいよう之これ間あいだ聯れん繫的發現はつげん；這一發現其實就是人類宏基因組的的部分基因表達後的結果。人體じんたい內微生物せいぶつ的てき編へん碼基因いん的てき總量そうりょう大約たいやく是ぜ人類じんるい編へん碼基因數いんすう目的もくてき50-100倍ばい[8]，這相當とう於在人類じんるい體たい內存在そんざい著ちょ另一個基因組通過表達調控人體的生命健康，即そく第だい二に基き因いん組ぐみ。

目前もくぜん關せき於宏基もと因いん組ぐみ的てき研究けんきゅう還かえ處しょ於一いち個こ比ひ較淺的てき階段かいだん，在ざい現有げんゆう的てき研究けんきゅう中ちゅう普遍ふへん認みとめ為ため糖尿とうにょう病びょう和わ肥胖症ひはんしょう與あずか人體じんたい宏ひろし基もと因いん組ぐみ有ゆう關せき。2010年ねん3月がつ，關せき於人類るい腸ちょう道どう宏ひろし基もと因いん組ぐみ的てき研究けんきゅう有ゆう了りょう新しん的てき突破とっぱ，在ざい各國かっこく科學かがく家か努力どりょく下か，已やめ經けい基本きほん繪え製せい出で了りょう人類じんるい腸ちょう道どう宏ひろし基もと因いん組ぐみ的てき圖譜ずふ[9]，這將對たい科學かがく家か研究けんきゅう腸ちょう道どう微生物びせいぶつ與あずか人類じんるい健康けんこう的てき關係かんけい提供ていきょう有力ゆうりょく的てき幫助。

宏ひろし基もと因いん组[编辑]

微生物びせいぶつ在ざい人體じんたい的てき食物しょくもつ消化しょうか、機體きたい免疫めんえき等とう方面ほうめん發揮はっき著ちょ重要じゅうよう作用さよう。在ざい大だい多數たすう情況じょうきょう下か，微生物びせいぶつ通過つうか群ぐん落而非ひ單たん一個體來發揮這些重要功能。 水みず體たい、土壤どじょう、腸ちょう道どう和かず很多的てき人工じんこう生物せいぶつ環境かんきょう（如廢水はいすい處理しょり、食品しょくひん發酵はっこう（英えい语：Fermentation in food processing）、堆肥たいひ、沼氣しょうき池ち，等とう等とう）都と具有ぐゆう很複雜ふくざつ的てき微生物びせいぶつ群落ぐんらく，這些微生物びせいぶつ相互そうご作用さよう、共同きょうどう協きょう作さく，一起完成複雜的代謝功能。環境かんきょう樣さま品ひん中ちゅう的てき微生物びせいぶつ組成そせい的てき群落ぐんらく構成こうせい了りょう一個巨大而復雜的基もと因いん庫こ，在ざい這個基もと因いん庫こ中ちゅう既すんで包含ほうがん代表だいひょう不同ふどう微生物びせいぶつ身み份的系統けいとう發育はついく標記ひょうき基もと因いん（如16S rRNA基もと因いん），也包含ほうがん各種かくしゅ代謝たいしゃ功こう能のう基もと因いん，它們統すべ稱しょう為ため宏ひろし基もと因いん組ぐみ（Metagenome，又また稱たたえ宏ひろし基もと因いん組ぐみ、環境かんきょう基もと因いん組ぐみ或ある生態せいたい基もと因いん組ぐみ），這些基もと因いん確定かくてい了りょう樣さま品ひん微生物びせいぶつ群落ぐんらく的てき組成そせい與あずか功こう能のう。研究けんきゅう樣さま品ひん的てき基もと因いん組ぐみ是ぜ認識にんしき複雜ふくざつ微生物びせいぶつ群落ぐんらく的てき主要しゅよう途と徑みち。

宏ひろし基もと因いん組ぐみ學がく在ざい開發かいはつ微生物びせいぶつ資源しげん多樣たよう性せい、篩ふるい選せん獲得かくとく新型しんがた活性かっせい物質ぶっしつ、發掘はっくつ與あずか抗生こうせい素もと抗こう性せい、維生素もと合成ごうせい及污染物そめもの降くだ解かい相關そうかん的てき蛋白質たんぱくしつ等とう方面ほうめん展示てんじ了りょう很大的てき潛せん力りょく。

二に代だい定じょう序じょ儀ぎ(NGS)[编辑]

總體そうたい基もと因いん體たい定てい序じょ步ふ驟

454定てい序じょ技術ぎじゅつ(2016年ねん,Roche 454系統けいとう已やめ退出たいしゅつ市場いちば) 是ぜ2005年ねん美國びくに454生物せいぶつ科學かがく公司こうし推出的てきDNA定てい序じょ儀ぎ器き。 運うん作さく原理げんり[10]如下，首しゅ先さき將はた欲よく定じょう序じょ的てきDNA片かた段だん打だ成約せいやく300~800bp的てき小片しょうへん段だん，並なみ於兩端はし接せっ上じょう轉てん接せっ序列じょれつ，接せっ著ちょ，加入かにゅう大小だいしょう約やく28µm表面ひょうめん帶たい有ゆう互補轉てん接せっ序列じょれつ的てき微ほろ磁珠，並なみ利用りよう聚合酶連鎖れんさ反應はんのう進行しんこう增幅ぞうふく，每まい一個片段將被增幅約一百萬倍。再さい將しょう此表面めん帶たい有ゆうDNA增幅ぞうふく產物さんぶつ的てき微ほろ磁珠，放ひ入にゅう具有ぐゆう可か感光かんこう偵測的てき微ほろ孔あな盤ばん中ちゅう，一いち孔あな一いち磁珠。最後さいご再さい進行しんこう焦こげ磷酸定てい序じょ法ほう[11]反覆はんぷく的てき試ためし劑ざい置換ちかん與あずか偵測，快速かいそく地ち讀取よみと大量たいりょう之の定てい序じょ結果けっか，最後さいご輔以資し訊軟體たい系統けいとう，分析ぶんせき配はい對たい出で完かん整せい之これ核酸かくさん序列じょれつ。

目前もくぜん16S Metagenome以Ion PGM™ System 系統けいとう 和わ Illumina 系統けいとう 為ため主ぬし。

生物せいぶつ訊息[编辑]

透過とうか總體そうたい基もと因いん體たい實驗じっけん所產しょさん生せい的てき數すう據よりどころ都と是非ぜひ常つね龐大的てき，這些分散ぶんさん的てき數すう據よりどころ包含ほうがん多た達たち10,000多種たしゅ的てき物種ものだね[12]。收集しゅうしゅう、整理せいり然しか後ご從したがえ這樣龐大的てき資料しりょう中ちゅう，要よう如何いか提つつみ取出とりで有用ゆうよう的てき生物せいぶつ資し訊，對たい於研究けんきゅう人員じんいん來らい說せつ是ぜ很大的てき挑戰ちょうせん。

集合しゅうごう[编辑]

從したがえ基もと因いん組ぐみ和わ總體そうたい基もと因いん體たい所しょ獲得かくとく的てきDNA序列じょれつ數すう據よりどころ，本質ほんしつ上じょう是ぜ相しょう同どう的てき，但ただし基もと因いん組ぐみ序列じょれつ數すう據よりどころ提供ていきょう了りょう更さら廣こう泛的覆くつがえ蓋ぶた範圍はんい而總體そうたい基もと因いん體たい的てき資料しりょう通常つうじょう是ぜ是非ぜひ常つね煩はん冗的[13]。此外，使用しよう小片しょうへん段だん判讀はんどく的てき二に代だい定じょう序じょ技術ぎじゅつ意味いみ著ちょ許多きょた未來みらい的てき總體そうたい基もと因いん體たい的てき數すう據よりどころ會かい比較ひかく容易ようい出で錯。將はた上述じょうじゅつ兩りょう點てん結合けつごう來らい看み，這些因いん素もと使し得とく將はた總體そうたい基もと因いん體たい的てき序列じょれつ組合くみあい起おこり來らい變成へんせい基もと因いん組ぐみ會かい很困難なん而且不可ふか靠もたれ。由よし於重覆くつがえ的てきDNA序列じょれつ的てき出現しゅつげん所しょ導しるべ致的組合くみあい錯誤さくご會かい使し得とく序列じょれつ組合くみあい更さら為ため困難こんなん，因いん為樣しざま本中ほんなか出現しゅつげん的てき物種ものだね其相對たい豐富ほうふ度ど有ゆう所しょ不同ふどう。將はた從したがえ多た個物こぶつ種しゅ而來的てき序列じょれつ接合せつごう起おこり來らい而變成へんせい一個荒謬的序列也可能會造成組合錯誤[14]。 有ゆう幾いく個こ組合くみあい的てき方式ほうしき，其中大だい部分ぶぶん可か以使用しよう配はい對たい末端まったん標しるべ籤くじ的てき訊息來らい促進そくしん組合くみあい的てき正確せいかく性せい。某ぼう些方式しき像ぞう是ぜPhrap或あるCeleraAssembler，雖然是ぜ被ひ設計せっけい用よう來らい組合くみあい單たん一いち個こ基もと因いん組ぐみ但ただし當とう組合くみあい總體そうたい基もと因いん體たい的てき資料しりょう被ひ集合しゅうごう在ざい一起時仍然產生很好的結果[12]。其他程ほど式しき，像ぞう是ぜ Velvet assembler，透過とうか使用しよう迪すすむ布ぬの恩おん圖ず的てき方式ほうしき已やめ經けい能のう有效ゆうこう的てき判讀はんどく由よし二代定序技術所產生的小片段。利用りよう參考さんこう的てき基もと因いん序列じょれつ讓ゆずる研究けんきゅう者しゃ能のう增進ぞうしん大部たいぶ份微生物せいぶつ物種ものだね的てき序列じょれつ組合くみあい，但ただし是ぜ這種方式ほうしき是ぜ限げん制せい於小部分ぶぶん基もと因いん組ぐみ定てい序じょ的てき微生物びせいぶつ類るい群ぐん。

基もと因いん預あずか測はか[编辑]

主しゅ条目じょうもく：基もと因いん预测

總體そうたい基もと因いん體たい分析ぶんせき使用しよう編へん碼區註釋ちゅうしゃく中ちゅう的てき兩りょう種たね方法ほうほう來らい組合くみあい基もと因いん序列じょれつ末まつ端はし標しるべ籤くじ[14]。第だい一いち個こ方法ほうほう是ぜ根據こんきょ在ざい序列じょれつ數すう據よりどころ庫こ中ちゅう已やめ公開こうかい的てき同どう源みなもと基はじめ因いん來らい辨別べんべつ基もと因いん，通常つうじょう是ぜ透過とうか簡單かんたん的てきBLAST搜索そうさく。這種搜索そうさく方法ほうほう是ぜMEGAN4程ほど式しき裡うら面めん就有的てき[15]。第だい二に個こ，從したがえ頭あたま計算けいさん，使用しよう序列じょれつ固有こゆう的てき特とく點てん根據こんきょ從したがえ相關そうかん物種ものだね而來的てきgene training sets來らい預あずか測はか編へん碼區段だん。GeneMark和わGLIMMER等とう程ほど式しき就是採用さいよう這種方式ほうしき[16]。從したがえ頭あたま計算けいさん的てき主要しゅよう優ゆう點てん是ぜ它能夠偵測はか在ざい序列じょれつ資料しりょう庫こ中ちゅう缺かけ少しょう同どう源みなもと片へん段だん的てき編へん碼區。然しか而，最さい準じゅん確かく的てき時候じこう是ぜ用よう連續れんぞく的てき基もと因いん組ぐみDNA的てき大だい片かた段だん來らい比較ひかく[12]。

物種ものだね多樣たよう性せい[编辑]

2016年ねん的てき生命せいめい之の树图示しめせ[17]
主しゅ条目じょうもく：物種ものだね多樣たよう性せい

基もと因いん資料しりょう提供ていきょう了りょう“這是什麼いんも”，而物種しゅ多樣たよう性せい的てき測量そくりょう提供ていきょう了りょう“這是誰だれ”[18]。為ため了りょう將はた群落ぐんらく組ぐみ成和せいわ總體そうたい基もと因いん體たい的てき功こう能のう兩者りょうしゃ連結れんけつ在ざい一いち起おこり，基き因いん序列じょれつ必須ひっす被ひ連結れんけつ。連結れんけつ是ぜ將しょう一個特定序列和一個生物串起來的過程[14]。在ざい相似そうじ度ど的てき連結れんけつ中ちゅう，像ぞう是ぜBLAST方かた法被はっぴ用よう在ざい快速かいそく地ち尋ひろ找演化か樹じゅ標記ひょうき或ある是ぜ在ざい現存げんそん的てき公共こうきょう序列じょれつ資料しりょう庫こ中ちゅう的てき相似そうじ序列じょれつ。這種方法ほうほう在ざいMEGAN中有ちゅうう使用しよう過か[19]。其他的てき工具こうぐ、像ぞう是ぜPhymmBL，利用りよう內插馬ば可か夫おっと模型もけい來らい分配ぶんぱい讀取よみと的てき片かた段だん[12]。MetaPhlAn是ぜ另外一種方法根據物種獨特的標記，改良かいりょう的てき計算けいさん效能こうのう，來らい估計生物せいぶつ的てき相對そうたい豐ゆたか度ど[20]。根據こんきょ聯れん結ゆい方式ほうしき的てき組成そせい中ちゅう，用よう於序列じょれつ的てき固有こゆう特性とくせい的てき方法ほうほう，像ぞう是ぜ寡核苷酸的てき頻しき率りつ或ある是ぜ密みつ碼子使用しよう偏へん好このみ。

資料しりょう整合せいごう[编辑]

以指數すう增加ぞうか的てき大量たいりょう序列じょれつ數すう據よりどころ是ぜ一いち項こう艱鉅的てき挑戰ちょうせん因いん為ため這些與總體そうたい基もと因いん有ゆう關せき的てき錯綜さくそう序列じょれつ數すう據よりどころ是非ぜひ常つね複雜ふくざつ的てき。資料しりょう本身ほんみ包含ほうがん三さん維地理ちり（包括ほうかつ深度しんど或ある高度こうど）以及樣さま本ほん的てき環境かんきょう特色とくしょく、取と樣よう地點ちてん的てき物理ぶつり數すう據よりどころ和わ採と樣よう方法ほうほう等とう細ほそ節ぶし資料しりょう。這些資料しりょう能のう同時どうじ去さ確保かくほ複製ふくせい性せい以及能のう夠繼續けいぞく進行しんこう接せっ下か來らい的てき分析ぶんせき。由よし於其重要じゅうよう性せい，資料しりょう本身ほんみ和わ相關そうかん數すう據よりどころ的てき審しん視し和わ保管ほかん位い在ざい特定とくてい資料しりょう庫こ中ちゅう的てき標準ひょうじゅん資料しりょう格式かくしき是ぜ需要じゅよう的てき，像ぞう是ぜthe Genomes OnLine Database (GOLD)[21]。 有ゆう幾いく個こ工具こうぐ已やめ經けい發展はってん到いた可か以整合せいごう資料しりょう本身ほんみ和わ序列じょれつ數すう據よりどころ，使用しよう一連串生態指數來進行不同資料庫的下游比較分析。2007年ねん，Folker Meyer和わRobert Edwards和わArgonne國家こっか實驗じっけん室しつ和わ芝しば加か哥大學がく的てき一いち個こ研究けんきゅう小しょう組ぐみ利用りようSubsystem Technology server（MG-RAST）發表はっぴょう了りょう總體そうたい基もと因いん體たい的てき快速かいそく註釋ちゅうしゃく，這個伺服器き是ぜ一いち個こ共有きょうゆう資源しげん，用よう來らい分析ぶんせき總體そうたい基もと因いん體たい數すう據よりどころ集しゅう[22]。截至2012年ねん6月がつ超過ちょうか14.8兆ちょう鹼基（14x1012鹼基）的てきDNA被ひ進行しんこう了りょう分析ぶんせき，超過ちょうか10,000個こ開放かいほう資料しりょう庫こ可か以自由じゆう地ち使用しようMG-RAST進行しんこう比較ひかく。現在げんざい已やめ經けい超過ちょうか8000個こ用よう戶と，共きょう提ひさげ交了5萬個總體基因體到MG-RAST。The Integrated Microbial Genomes/Metagenomes (IMG/M) system也提供ていきょう了りょう一いち個こ根據こんきょ微生物びせいぶつ群ぐん體からだ的てき總體そうたい基もと因いん體たい序列じょれつ進行しんこう牠們的てき功こう能のう性せい分析ぶんせき的てき工具こうぐ集しゅう，這個工具こうぐ集しゅう是ぜ根據こんきょ參考さんこう在ざい Integrated Microbial Genomes (IMG) system和わthe Genomic Encyclopedia of Bacteria and Archaea (GEBA)project中ちゅう獨立どくりつ的てき基もと因いん組ぐみ所しょ建けん構而成なり[23]。 其中第だい一個獨立的電腦工具用來分析高流量的總體基因體資料是MEGAN(MEta Genome ANalyzer)[15][19]。第だい一いち版はん的てき程ほど式しき是ぜ2005年ねん用よう來らい分析ぶんせき從したがえ長毛ながもう象ぞう骨こつ頭あたま獲得かくとく的てきDNA序列じょれつ的てき總體そうたい基もと因いん體たい[24]。根據こんきょBLAST比較ひかく參考さんこう的てき資料しりょう庫こ，這個工具こうぐ同時どうじ表現ひょうげん其分類ぶんるい群ぐん和かず功いさお能のう性せい，藉由將しょう判讀はんどく的てき片かた段だん分別ふんべつ放ひ到いた利用りようa simple lowest common ancestor (LCA)的てき運算うんざん法則ほうそく的てきNCBI分類ぶんるい群ぐん的てき節點せってん上じょう或ある是ぜ放ひ到いたSEED或ある是ぜKEGG 分類ぶんるい群ぐん的てき節點せってん上じょう[25]。

比較ひかく總體そうたい基もと因いん體たい[编辑]

總體そうたい基もと因いん體たい之の間あいだ的てき比較ひかく分析ぶんせき提供ていきょう額がく外がい可か觀察かんさつ複雜ふくざつ的てき微生物びせいぶつ群落ぐんらく的てき功こう能のう，在ざい宿主しゅくしゅ健康けんこう中ちゅう所しょ扮ふん演えんじ的てき角かく色しょく[26]。成なり對たい或ある多た個こ總體そうたい基もと因いん體たい之の間あいだ的てき比較ひかく，可か在ざい序列じょれつ組成そせい（GC含量和かず基はじめ因いん組ぐみ大小だいしょう比較ひかく）、分類ぶんるい多樣たよう性せい或ある是ぜ功こう能のう性的せいてき層そう級きゅう來らい比較ひかく。族ぞく群ぐん結構けっこう和親わしん緣えん關係かんけい多樣たよう性せい的てき比較ひかく可か以根據こんきょ16S或ある是ぜ其他的てき親おや緣えん關係かんけい標記ひょうき基もと因いん，或ある者もの，在ざい多樣たよう性せい低てい的てき群落ぐんらく的てき情況じょうきょう下か，可か藉由總體そうたい基もと因いん體たい資料しりょう庫こ來らい重じゅう建けん該群落ぐんらく的てき基もと因いん組ぐみ[27]。功こう能のう總體そうたい基もと因いん體たい之の間あいだ的てき比ひ較也許可きょか以和COG或あるKEGG等とう參考さんこう資料しりょう庫こ進行しんこう序列じょれつ的てき比較ひかく，並なみ且藉由よし分類ぶんるい和わ推估有ゆう統計とうけい學がく意義いぎ的てき任にん何なん差異さい來らい將はた物種ものだね的てき豐ゆたか度ど製せい成なり表ひょう格かく[28]。以該基もと因いん為ため中心ちゅうしん的てき方法ほうほう強調きょうちょう生物せいぶつ群落ぐんらく的てき功こう能のう為ため一個整體而不是將分類群當作一個整體，而且這樣的てき情況じょうきょう顯示けんじ功こう能のう性せい和わ身み處しょ在ざい類似るいじ環境かんきょう狀況じょうきょう下か兩者りょうしゃ是ぜ有ゆう異曲同工いきょくどうこう之の妙みょう[27]。因よし此，總體そうたい基もと因いん體たい取と樣よう的てき環境かんきょう狀況じょうきょう的てき資料しりょう在ざい比較ひかく分析ぶんせき上じょう是ぜ尤ゆう其重要じゅうよう的てき，當とう它提供ていきょう研究けんきゅう者しゃ有能ゆうのう力りょく去さ研究けんきゅう棲地對たい於群落ぐんらく結構けっこう和かず功いさお能のう的てき影響えいきょう。

應用おうよう[编辑]

總體そうたい基もと因いん體たい學がく有ゆう潛せん力りょく推動各種かくしゅ領域りょういき的てき知識ちしき。它也可か以應用おうよう到いた解決かいけつ在ざい醫藥いやく、工程こうてい，農業のうぎょう，可か持續じぞく發展はってん，與あずか生態せいたい學がく的てき實際じっさい挑戰ちょうせん。

醫學いがく[编辑]

微生物びせいぶつ群落ぐんらく在ざい維護人類じんるい健康けんこう方面ほうめん有ゆう很大的てき作用さよう，但ただし其組成和せいわ機き制せい仍然是ぜ不ふ清楚せいそ[29]。例れい如美國びくに國立こくりつ衛生えいせい研究けんきゅう院いん（页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）在ざい2007啟けい動どう人體じんたい微生物びせいぶつ計畫けいかく，這計畫けいかく一開始最主要的目的是調查是否有人體微生物的存在、了解りょうかい人體じんたい微生物びせいぶつ的てき變化へんか與あずか人類じんるい健康けんこう的てき關係かんけい、並なみ開發かいはつ新しん的てき技術ぎじゅつ和生かずお物資ぶっし訊的工具こうぐ，以支持しじ這些目標もくひょう[30][31]。

生なま化か燃料ねんりょう[编辑]

主しゅ条目じょうもく：生物せいぶつ燃料ねんりょう

生物せいぶつ燃料ねんりょう是ぜ來き自じ生なま物質ぶっしつ轉化てんか的てき燃料ねんりょう，如玉米まい秸稈，柳やなぎ枝えだ稷きび，和かず其他生なま物質ぶっしつ轉てん化成かせい纖維素せんいそ乙おつ醇あつし[32]，此過程かてい依賴いらい於細菌さいきん聯合れんごう將しょう纖維素せんいそ轉うたて緩なる成なる糖類とうるい，然しか後こう糖類とうるい再さい經由けいゆ發酵はっこう變成へんせい乙おつ醇あつし。此外微生物びせいぶつ也是產さん生せい各種かくしゅ生物せいぶつ能のう源げん的てき來らい源げん，其中包括ほうかつ甲きのえ烷和かず氫氣[32]。工業こうぎょう規模きぼ的てき生殖せいしょく解かい構效率りつ需要じゅよう具有ぐゆう更さら高だか生產せいさん率りつ和わ更さら低てい成本なりもと的てき酵素こうそ[33]，用よう總體そうたい基もと因いん體たい學がく的てき方法ほうほう在ざい分析ぶんせき複雜ふくざつ的てき微生物びせいぶつ群落ぐんらく可か以有效ゆうこう的てき篩ふるい選せん適合てきごう應用おうよう在ざい生物せいぶつ燃料ねんりょう生產せいさん工業こうぎょう上じょう的てき酶，如糖とう苷水解かい酶的てき酶[34]。此外，在ざい了解りょうかい這些酵素こうそ的てき功こう能のう與あずか控ひかえ制せい酵素こうそ時じ都會とかい需要じゅよう有ゆう關せき總體そうたい基もと因いん體たい學がく的てき知識ちしき。宏ひろし基もと因いん組ぐみ學がく的てき方法ほうほう可か以對匯聚性せい的てき微生物びせいぶつ系統けいとう做比較ひかく性せい的てき統計とうけい，如生物せいぶつ氣體きたい發酵はっこう菌きん趋同微生物びせいぶつ系けい统[35]、或ある植うえ食しょく性せい昆蟲こんちゅう如切きり葉は蟻あり的てき蚂蚁真ま菌きん共生きょうせい（英えい语：Ant–fungus mutualism）等ひとし[36]。

環境かんきょう整せい治ち[编辑]

主しゅ条目じょうもく：生物せいぶつ修復しゅうふく

總體そうたい基もと因いん體たい學がく的てき知識ちしき可か以促進そくしん監かん測はか污染物そめもの對たい生態せいたい系統けいとう的てき影響えいきょう，以及清きよし理り污染環境かんきょう的てき策略さくりゃく。增加ぞうか微生物びせいぶつ群落ぐんらく對たい於汙染物そめもの競爭きょうそう的てき了解りょうかい可か以提高だか對たい可能かのう受污染しみ場じょう址し從したがえ污染中ちゅう恢復かいふく的てき評ひょう估，並なみ增加ぞうか生物せいぶつ添加てんか物ぶつ與あずか生物せいぶつ刺激しげき試驗しけん成功せいこう的てき機き率りつ[37]。

生物せいぶつ技術ぎじゅつ[编辑]

微生物びせいぶつ群落ぐんらく會かい產さん生せい了りょう大だい量的りょうてき用よう來らい競爭きょうそう與あずか溝みぞ通どおり的てき具有ぐゆう生物せいぶつ活性かっせい的てき化學かがく物質ぶっしつ[38]，現今げんこん我わが們使用しよう的てき許多きょた藥物やくぶつ是ぜ基もと於微生物せいぶつ方面ほうめん的てき發現はつげん，近こん期き對たい於不可ふか培養ばいよう的てき微生物びせいぶつ的てき豐富ほうふ遺傳いでん資源しげん的てき挖掘使し我わが們發現はつげん許多きょた新しん的てき基もと因いん、酵素こうそ與あずか自然しぜん產物さんぶつ[39][40]。對たい於總體そうたい基もと因いん體たい學的がくてき應用おうよう使し我わが們可以發展はってん產品さんぴん與あずか精緻せいち的てき化學かがく品ひん、農のう用よう化學かがく品ひん和わ藥品やくひん[41]。

有ゆう兩りょう種たね統計とうけい方法ほうほう可か以用在ざい總體そうたい基もと因いん體たい學がく資料しりょう的てき生物せいぶつ探さがせ勘かん：1. 以功能のう篩ふるい選せん表ひょう達たち的てき性狀せいじょう以及2. 以序列じょれつ篩ふるい選せん感かん興趣きょうしゅ的てきDNA序列じょれつ[42]。以功能のう篩ふるい選せん的てき統計とうけい方式ほうしき目的もくてき在ざい於確認かくにん複製ふくせい表ひょう達たち期き望もち的てき性狀せいじょう或ある有用ゆうよう的てき活動かつどう，其次是ぜ生せい化か鑑定かんてい和わ序列じょれつ分析ぶんせき。此方こちら法的ほうてき限げん制せい是ぜ在ざい一個合適的篩選以及想要的性狀會在宿主細胞表達出來時。此外由よし於低發生はっせい率りつ以及工作こうさく密集みっしゅう度ど的てき因いん素もと進しん一步的限制此方法的應用[43]。相反あいはん地ち，以序列じょれつ篩ふるい選せん的てき統計とうけい方法ほうほう使用しよう保守ほしゅ的てき基もと因いん序列じょれつ來らい設計せっけいPCR的てきprimer來らい篩ふるい選せん感かん興趣きょうしゅ的てき基もと因いん的てき複製ふくせい體たい[42]。相あい較於使用しよう複製ふくせい的てき方法ほうほう，只ただ使用しよう序列じょれつ的てき方法ほうほう減少げんしょう了りょう大量たいりょう的てき工作こうさく。大だい規模きぼ應用おうよう平行へいこう測はか序じょ也大大だい增加ぞうか的てき序列じょれつ產さん生せい的てき數すう據よりどころ的てき量りょう，並なみ需要じゅよう大量たいりょう生せい物資ぶっし訊的統計とうけい[43]。使用しよう序列じょれつ的てき方法ほうほう來らい篩ふるい選せん會かい受到基もと因いん的てき寬ひろし度ど與あずか準じゅん確かく性せい在ざい公用こうよう序列じょれつ庫こ表現ひょうげん的てき限きり制せい。實際じっさい上じょう，實驗じっけん室しつ是ぜ使用しよう功こう能のう與あずか序列じょれつ的てき合併がっぺい方法ほうほう來らい篩ふるい選せん感かん興趣きょうしゅ的てき功こう能のう、被ひ篩ふるい選せん樣さま本ほん的てき複雜ふくざつ性せい與あずか其他因いん素もと[43][44]。

農業のうぎょう[编辑]

植物しょくぶつ生長せいちょう的てき土壤どじょう中ちゅう也住著ちょ微生物びせいぶつ的てき群落ぐんらく，1克かつ的てき土中どちゅう包含ほうがん約やく109-1010個こ微生物びせいぶつ細胞さいぼう其中包括ほうかつ十じゅう億おく個こ序列じょれつ訊息[45][46]。居住きょじゅう在ざい土壤どじょう中ちゅう的てき微生物びせいぶつ群落ぐんらく是ぜ目前もくぜん已やめ知的ちてき科學かがく中ちゅう最さい複雜ふくざつ的てき，而且目前もくぜん對たい於其了解りょうかい並なみ不ふ多た儘管他た們在經濟けいざい上じょう很重要じゅうよう[47]。微生物びせいぶつ聯合れんごう表ひょう達たち了りょう很多種しゅ對たい植物しょくぶつ生長せいちょう是ぜ必需ひつじゅ的てき生態せいたい系統けいとう服務ふくむ，包括ほうかつ固定こてい大氣たいき中ちゅう的てき氮，養分ようぶん循環じゅんかん（英えい语：Nutrient cycle），抑制よくせい疾病しっぺい，保存ほぞん鐵てつ和かず其他金屬きんぞく[32]。功こう能のう性せい總體そうたい基もと因いん體たい被ひ用もちい來らい探索たんさく微生物びせいぶつ與あずか植物しょくぶつ間あいだ的てき交互こうご作用さよう，藉由獨立どくりつ培養ばいよう這些微生物びせいぶつ群落ぐんらく。藉由了解りょうかい未み經けい耕こう種しゅ的てき、或ある是ぜ很少氮循環じゅんかん的てき群落ぐんらく菌きん種しゅ與あずか促進そくしん植物しょくぶつ生長せいちょう，總體そうたい基もと因いん體たい學がく的てき方法ほうほう可か以有助じょ於改善かいぜん農作物のうさくもつ和わ牲畜的てき疾病しっぺい檢けん測はか和わ增強ぞうきょう適應てきおう性せい的てき耕作こうさく方法ほうほう，並なみ利用りよう微生物びせいぶつ和わ植物しょくぶつ之の間あいだ的てき關係かんけい改善かいぜん作物さくもつ的てき健康けんこう[32]。

生態せいたい[编辑]

總體そうたい基もと因いん體たい學がく可か以為環境かんきょう社しゃ區く的てき功こう能のう生態せいたい學がく提供ていきょう有價ゆうか值的見解けんかい[48]。在ざい澳大利おおとし亞あ海かい獅排便びん中ちゅう發現はつげん的てき細菌さいきん聯合れんごう體たい的てき總體そうたい基もと因いん體たい學がく分析ぶんせき表明ひょうめい，營養えいよう豐富ほうふ的てき海うみ獅糞便びん可能かのう是ぜ沿海えんかい生態せいたい系統けいとう的てき重要じゅうよう營養えいよう來らい源げん。這是因いん為ため與あずか排便はいべん同時どうじ排出はいしゅつ的てき細菌さいきん擅長將はた糞便ふんべん中ちゅう的てき營養えいよう物質ぶっしつ分解ぶんかい成なり可か以吸收きゅうしゅう到いた食物しょくもつ鏈中的てき生物せいぶつ可か利用りよう形式けいしき[49]。

腸ちょう道どう微生物びせいぶつ表徵ひょうちょう[编辑]

微生物びせいぶつ群落ぐんらく在ざい維護人類じんるい健康けんこう中ちゅう起おこり著ちょ關せき鍵かぎ作用さよう，但ただし是ぜ它們的てき組成そせい和わ作用さよう機き制せい仍然是ぜ個こ謎なぞ。 宏ひろし基もと因いん組ぐみ測はか序じょ被ひ用よう於表徵ちょう來らい自じ至いたり少しょう250個こ個體こたい的てき15-18個こ身體しんたい部位ぶい的てき微生物びせいぶつ群落ぐんらく。 這是人類じんるい微生物びせいぶつ組ぐみ計けい劃（英語えいご：Human Microbiome Project，缩写：HMP）的てき一いち部分ぶぶん，其主要よう目標もくひょう是ぜ確定かくてい是ぜ否ひ存在そんざい核心かくしん的てき人類じんるい微生物びせいぶつ群ぐん系けい，了解りょうかい可能かのう與あずか人類じんるい健康けんこう相關そうかん的てき人類じんるい微生物びせいぶつ組ぐみ的てき變化へんか，並なみ開發かいはつ新しん的てき技術ぎじゅつ和わ生物せいぶつ信しん息いき學がく工具こうぐ來らい支持しじ這些目標もくひょう。

作為さくい另一いち個こ項目こうもく的てき一いち部分ぶぶん進行しんこう的てき一いち項こう研究けんきゅう，MetaHit（Metagenomics of the Human Intestinal Tract、人體じんたい腸ちょう道どう宏ひろし基もと因いん組ぐみ學がく），對たい124名めい丹たん麥人ばくじん和わ西にし班はん牙きば人じん進行しんこう了りょう研究けんきゅう，其中包括ほうかつ健康けんこう人じん、肥こえ胖ゆたか者しゃ和わ腸ちょう易えき激げき綜合そうごう徵ちょう患者かんじゃ。 這項研究けんきゅう檢けん查了胃腸いちょう道どう菌きん群ぐん的てき系統けいとう多樣たよう性せい。我わが們正在ざい研究けんきゅう居住きょじゅう在ざい胃腸いちょう道どう的てき細菌さいきん菌きん群ぐん具有ぐゆう什麼いんも樣さま的てき系統けいとう多樣たよう性せい。 結果けっか表明ひょうめい，擬なずらえ桿菌かんきん門もん(Bacteroidetes)和わ厚あつ壁かべ菌きん門もん(Firmicutes)這兩個りゃんこ門もん是ぜ構成こうせい腸ちょう道どう菌きん群ぐん90%以上いじょう的てき菌株きんしゅ。

傳染でんせん病びょう診斷しんだん[编辑]

區分くぶん傳染でんせん性せい疾病しっぺい和わ非ひ傳染でんせん性せい疾病しっぺい，並なみ確定かくてい感染かんせん的てき潛在せんざい病因びょういん可能かのう非常ひじょう具有ぐゆう挑戰ちょうせん性せい。 例れい如，儘管使用しよう最さい先進せんしん的てき臨床りんしょう實驗じっけん室しつ方法ほうほう進行しんこう了りょう廣こう泛的測はか試こころみ，但ただし仍有一半いっぱん以上いじょう的てき腦炎のうえん病やまい例れい仍未得え到いた診斷しんだん。通過つうか將はた患者かんじゃ樣さま本中ほんなか發現はつげん的てき遺傳いでん物質ぶっしつ與あずか所有しょゆう已やめ知的ちてき微ほろ觀かん人類じんるい病原びょうげん體たい和わ數すう以千計けい的てき其他細菌さいきん、病毒びょうどく、真ま菌きん和わ寄生蟲きせいちゅう生物せいぶつ的てき數すう據よりどころ庫こ以及抗菌こうきん素もと耐たい藥やく性せい基もと因いん序列じょれつ數すう據よりどころ庫こ進行しんこう比較ひかく，宏ひろし基もと因いん組ぐみ測はか序じょ有望ゆうぼう成なり為ため診斷しんだん感染かんせん的てき一種靈敏且快速的方法 與あずか相關そうかん的てき臨床りんしょう表ひょう型がた[來らい源みなもと請求せいきゅう]。事實じじつ上じょう，在ざい2019冠状かんじょう病毒びょうどく病びょう的てき早期そうき流行りゅうこう期間きかん，SARS-CoV-2是ぜ通過つうか使用しよう下か一代測序儀的綜合基因檢測方法檢測到的[50]。

蟲むし媒なかだち病毒びょうどく監かん測はか[编辑]

宏ひろし基もと因いん組ぐみ學がく一直是一種寶貴的工具，可か幫助表徵ひょうちょう由よし蚊か子こ和わ蜱等食しょく血ち（吸血きゅうけつ）昆蟲こんちゅう傳播でんぱ的てき病原びょうげん體たい的てき多樣たよう性せい和わ生態せいたい學がく[51][52][53]。公共こうきょう衛生えいせい官員かんいん和わ組織そしき經常けいじょう使用しよう宏ひろし基もと因いん組ぐみ學がく來らい監かん測はか蟲むし媒なかだち病毒びょうどく[54][55]。

参まいり见[编辑]

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外部がいぶ連結れんけつ[编辑]

组学主しゅ题
基もと因いん組ぐみ學がく
生物せいぶつ信しん息いき学がく
结构生物せいぶつ学がく
研究けんきゅう工具こうぐ
机つくえ构
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