宏基因组的生物信息分析_赵勇.pdf

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1、第11卷第4期生物信息学Vol．11No．42013年12月ChineseJournalofBioinformaticsDec．，2013doi:10.3969/j．issn．1672－5565．2013．04．07宏基因组的生物信息分析1111*2*赵勇，黄劲松，宋新蕊，陈禹保，童贻刚(1．北京市计算中心，北京100094;2．军事医学科学院微生物流行病研究所，北京100071)摘要:基于高通量测序的宏基因组学研究是近年来的研究热点之一。宏基因组的生物信息分析正在逐渐完善成熟，各种分析软件和流程的开发与应用，极大地促进了宏基因组研究

2、的发展，特别是在遗传与进化、基因发现、宏基因组和人类疾病的相关研究等方面取得了显著成果。本文旨在结合宏基因组学的研究内容和研究方向，对宏基因组的生物信息分析方法进行综述，探讨宏基因组的生物信息分析面临的机遇和挑战。关键词:宏基因组;生物信息学;高通量测序;中图分类号:Q938.1，Ｒ857.3文献标识码:A文章编号:1672－5565(2013)－04－282－05Bioinformaticsanalysisonmetagenome1111*2*ZHAOYong，HUANGJin-song，SONGXin-rui，CHENYu-bao

3、，TONGYi-gang(1，BeijingComputingCenter，Beijing100094，China;2．BeijingInstituteofMicrobiologyandEpidemiology，AcademyofMilitaryMedicalScience，Beijing100071，China)Abstract:Utilizingtheserviceprovidedbynextgenerationsequencing，metagenomicshasbecomeoneofthehotspotsincurrentres

4、earch．Followingtheprogressonsoftwaredevelopmentandanalyzingplatform，significanta-chievementshadbeenmadeingenetics，genefinding，microbialcommunitiesandhumandiseaseinvestigation，andsoon．Thisminireviewaimstoaddresstheprogressinbioinformaticsanalysisregardingmetagenomicsrese

5、arch，discusstheopportunitiesandchallengesofmodernmetagenomicsfromabioinformaticsperspective．Keywords:Metagenome;Bioinformatics;HighThroughputSequencing［2］宏基因组学(metagenomics)是通过非微生物培结构等有更加深入的认识。2005年以来，DNA二养的方法对环境中微生物菌落进行调查研究的一门代测序技术的应用和生物信息学的发展，为微生物新兴学科，其主要研究对象为菌落中的细菌、古

6、细群落的研究注入了一股强大的动力，宏基因组学渐菌、真菌和病毒等微生物，其主要目的是通过对微生渐走入了人们的视线并成为当代生物医学研究的热［3－8］物菌落中微生物的多样性、种群结构及其动态改变、点。本文旨在通过对过去几年来二代测序在宏各成员之间相互关系及与环境之间的相互关系等方基因组学研究方面应用的总结，探讨宏基因组学在［1］面的分析，揭示更深层次的遗传与进化规律。环未来的研究方向和发展潜力。境中微生物群落的研究经历了早期的以革兰氏染色和微生物培养为主要技术的阶段，由于微生物培养1宏基因组学的研究进展的瓶颈的存在，微生物群落的研究始终处

7、于较初级的水平。DNA测序和PCＲ扩增技术的发展，极大地宏基因组学的研究分为两个阶段，基于传统的促进了人们对微生物群落的了解，以16/18SrＲNA克隆和鸟枪法测序分析的宏基因组研究和基于二代和OTU等为基础的数据库的建立与应用，使广大科测序技术结合现代生物信息学分析的宏基因组研究研工作者能够对微生物菌落中物种的多样性和种群阶段。收稿日期:2013－07－01;修回日期:2013－07－25.基金项目:北京市科学技术研究院海外人才专项资助(0TP－2012－001)。作者简介:赵勇，男，博士，北京市特聘专家。研究方向:生物信息和计算生

8、物学;E-mail:zhaoyong@bcc．ac．cn．*通讯作者:童贻刚，男，博士，研究员，教授。研究方向:生物信息学。E-mail:tong．yigang@gmail．com;陈禹保，男，教授，研究方向:生物信息学