宏基因组学及其技术的研究进展

《宏基因组学及其技术的研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、宏基因组学及其技术的研究进展【摘要】　　宏基因组学是研究生态群体基因功能和其相互作用的新科学领域，以特定生态环境中微小生物遗传物质的总和作为研究对象，基本研究策略是通过克隆、异源表达，筛选出有用的新基因及其产物。宏基因组学为生命学科和药学研究提供了一个强有力的新技术，并在包括医学在内的许多领域取得了新成就。本述评对宏基因组学的概念、技术和应用作了简要介绍。【关键词】宏基因组学；宏基因组文库构建；文库筛选　　ABSTRACT:Metagenomicsisanewfieldofscienceappliedtostudyg

2、enefunctionandinteractionecotypecommunities.MetagenomictechnologyisbasedonthestudyoftheDNAofmicrobialcommunitiesintheirnaturalenvironmentsdirectly.ItsbasicstrategyincludesextractingtotalcommunityDNA,constructinggenomiclibrary,andanalyzinglibrarywithsimilarstrat

3、egytofunctionalgenomics.Itprovidesapowerfultooltohelpustoexploitfornovelbiotechnologicalandpharmaceuticalapplications.Metagenomicshasdevelopedrapidlyandacquiredmanynovelaccomplishmentsincludinginmedicine.Theconcept,methodologyandapplicationofmetagenomicshavebee

4、nbrieflyreviewed.33　　KEYWORDS:metagenome;metagenomics;metagenomiclibraryconstruction;libraryscreening　　随着人类科学认识论和思维方式的深化，在分子生物学和分子遗传学技术方法的支撑下，顺应21世纪生命科学的发展，在基因组学的基础上诞生了一门崭新的交叉学科——宏基因组学(metagenomics)[1]。宏基因组学的问世引起世界科学界的极大关注，发展很快，它代表了生命学科今后的研究方向。本文就宏基因组学的产生、概念、研究

5、的基本策略和方法进行综述。　　1宏基因组学的产生、发展和概念　　1.1宏基因组学的产生背景　　人类基因组计划(humangenomeproject,HGP)的完成促使了基因组功能性研究计划的开展，并推动从结构基因组学研究时代进入功能性基因组研究为主的后基因组时代，人体基因的功能研究成为生命科学领域的研究热点。33但是越来越多的研究表明，人体的生理代谢和生长发育不仅受自身基因控制，还与其他生物基因组相关；对疾病的易感性、药物反应等许多现象，也无法全部用人体基因差异来解释。已证明体内菌群的组成和活动与人的生长发育、生老病

6、死息息相关，例如人类胃溃疡发病机制和病因与寄生在胃里的微生物的致病作用有关。因此，必须考虑与人类长期共生的微生物群体对人类的影响。　　此外，自然界现存的物种数量以万亿计，包括人类、大量的高等动物、植物和微生物。世界上的万物是彼此依赖、相互作用、相互制约和相互促进，形成共生、共存和协调平衡发展的欣欣向荣局面。要想了解生命的起源、本质、进化和相互作用及影响，就必须对彼此密切相关的生物进行各个基因组学及其相互关系的研究。这种研究超越了传统意义上单一物种的基因组学分析，研究对象复杂、范围更广而方法要更新，它要求在基因学、基因

7、组学的基础上有新的学科来承担这一新的任务。因此，21世纪人类提出了生态基因组学(ecogenomics)的概念[3]。它要求对特定环境下多种生物的基因组进行研究，这将有助于揭示生命现象的本质，发现新的基因和确定人类疾病的病因。　　1.2宏基因组学的发展与概念　　宏基因组学的发展经历了环境基因组学、微生物基因组学、宏基因组学到人类宏基因组学的阶段。　　1.2.1环境基因组学的提出与发展33　　1991年Pace首次提出环境基因组学(environmentalgenomics)的概念，并在同年构建了第一个通过克隆环境样品

8、中DNA的噬菌体文库，环境基因组学(亦称微生物环境基因组学)的研究受到广泛关注[23]。1998年美国国立环境卫生科学研究所启动了环境基因组计划(environmentalgenomeproject,EGP)，开展有关人体遗传变异与环境胁迫相互关系的研究，引起各国科学家的极大关注，标志着生命科学界将在更深层次上对环境与基因相互作用对人类健康的