宏基因组 ( Metagenome) 指特定环境下所有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。一般从环境样品中提取基因组DNA, 进行高通量测序，从而分析微生物多样性、种群结构、功能信息、与环境之间的关系等。 宏基因组学是研究环境中所有微生物遗传物质的学科，它关注的是一个生态系统的整体遗传信息，而非单一物种。在人类健康、环境科学、农业、能源开发等诸多领域，宏基因组学都发挥着重要作用。随着高通量测序技术的发展，宏基因组测序项目应运而生，其目标是对复杂环境样本（如土壤、水体、人体肠道等）中的微生物群落进行全面、深入的研究，解析微生物多样性、功能潜力、相互作用网络以及与环境变化的关系。 实验设计理解： 宏基因组测序实验设计主要包括以下几个关键步骤： 1. 样品采集：根据研究目的选择合适的样品来源，保证样品具有代表性且在采集、运输和保存过程中尽量减少对微生物群落结构的扰动。 2. DNA提取：采用高效的微生物DNA提取方法，从样品中提取出所有微生物的总DNA。 3. 文库构建与高通量测序：将提取得到的DNA进行片段化处理后，添加接头并进行PCR扩增，构建测序文库。然后利用Illumina、PacBio或Nanopore等高通量测序平台进行测序，生成大量的短读或长读序列数据。 4. 数据分析：基于生物信息学方法对测序数据进行预处理（如质量控制、去除接头、过滤低质量序列等）、组装（对于长读测序数据）、比对到参考数据库以进行物种注释和功能预测、多样性和丰度分析、微生物互作网络构建等深度分析。 5. 结果解读与应用：基于数据分析结果，探讨微生物群落结构及其动态变化、关键功能菌株或功能基因的分布特征，以及这些特性与环境因素、宿主状态之间的关系，为后续的应用研究提供理论依据。 宏基因组的分析目前主要包括三种方法：基于组装分析、基于reads分析、基于bin分析。