宏基因组学：观点，方法和应用----- Metagenomics:Perspectives,Methods,And Applications
作者： Muniyandi Nagarajan
出版： academic press
索书号： Q343.1/M587/2017/Y
ISBN: 978-0-08-102268-9
藏书地点： 武大外教中心
宏基因组 (也称微生物环境基因组, 或元基因组)，是由 Handelsman 等 1998 年提出的新名词， 其定义为"the genomes of the total microbiota found in nature" , 即生境中全部微小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， 目前主要指环境样品中的细菌和真菌的基因组总和。宏基因组学又叫微生物环境基因组学、元基因组学。它通过直接从环境样品中提取全部微生物的DNA,构建宏基因组文库，利用基因组学的研究策略研究环境样品所包含的全部微生物的遗传组成及其群落功能。它是在微生物基因组学的基础上发展起来的一种研究微生物多样性、开发新的生理活性物质(或获得新基因)的新理念和新方法。其主要含义是: 对特定环境中全部微生物的总DNA(也称宏基因组、)进行克隆，并通过构建宏基因组文库和筛选等手段获得新的生理活性物质;或者根据rDNA数据库设计引物，通过系统学分析获得该环境中微生物的遗传多样性和分子生态学信息。
宏基因组学这一概念最早是在1998年由威斯康辛大学植物病理学部门的Jo Handelsman等提出的，是源于将来自环境中基因集可以在某种程度上当成一个单个基因组研究分析的想法，而宏的英文是"meta-"，具有更高层组织结构和动态变化的含义。后来伯克利分校的研究人员Kevin Chen和Lior Pachter将宏基因组定义为"应用现代基因组学的技术直接研究自然状态下的微生物的有机群落，而不需要在实验室中分离单一的菌株"的科学。
宏基因组学研究的对象是特定环境中的总DNA，不是某特定的微生物或其细胞中的总DNA，不需要对微生物进行分离培养和纯化，这对我们认识和利用95%以上的未培养微生物提供了一条新的途径。已有研究表明，利用宏基因组学对人体口腔微生物区系进行研究，发现了50多种新的细菌，这些未培养细菌很可能与口腔疾病有关。此外，在土壤、海洋和一些极端环境中也发现了许多新的微生物种群和新的基因或基因簇，通过克隆和筛选，获得了新的生理活性物质，包括抗生素、酶以及新的药物等。
采用宏基因组的技术及基因组测序等手段，来发现难培养或不可培养微生物中的天然产物以及处于"沉默"状态的天然产物。宏基因组不依赖于微生物的分离与培养，因而减少了由此带来的瓶颈问题。随着新一代测序技术的迅猛发展，研究宏基因组的方法也已经发生了翻天覆地的变化:传统的方法是测定微生物基因组上的16S rRNA基因，这些基因的长度通常在1500个碱基左右，广泛分布于原核生物，既能提供足够的信息，而且具有相对缓慢的进化过程;其保守性与特异性并存，通过保守区和特异区来区别微生物的种属。基于这些特性，科学家们通过选择这些基因区域，方便地研究环境中物种的组成多样性，但是还不能全面分析环境中的基因功能。而现在，新一代高通量低成本测序技术的广泛应用，科学家们可以对环境中的全基因组进行测序，在获得海量的数据后，全面地分析微生物群落结构以及基因功能组成等。短短几年来，宏基因组学的研究已经渗透到各个领域，从海洋到陆地，再到空气，从白蚁到小鼠，再到人体，从发酵工艺到生物能源，再到环境治理等。特定生物种基因组研究使人们的认识单元实现了从单一基因到基因集合的转变，宏基因组研究将使人们摆脱物种界限，揭示更高更复杂层次上的生命运动规律。在目前的基因结构功能认识和基因操作技术背景下，细菌宏基因组成为研究和开发的主要对象。细菌宏基因组细菌人工染色体文库筛选和基因系统学分析使研究者能更有效地开发细菌基因资源，更深入地洞察细菌多样性。如宏基因组成为生物催化剂的新来源。样品的提取方法还有待改进，生物信息分析依赖于样品的复杂度。
《宏基因组学：观点，方法和应用》一书于2017年由academic press出版，作者为Muniyandi Nagarajan。
《宏基因组学：观点，方法和应用》一书，作者展现了宏基因组学研究领域中的一些最新研究，讨论的主题主要包括微生物群的宏基因组学分析方法、宏基因组学计算工具以及最近在各种环境中的宏基因组学研究，基于案例研究的应用章节检查的主题范围从病毒宏基因组分析，宏基因组学在口腔疾病和健康，宏基因组学洞察人类肠道微生物组和代谢综合征等等。《宏基因组学：观点，方法和应用》旨在为遗传学专业研究生以及想要了解宏基因组学的人员提供简明易懂的介绍。
《宏基因组学：观点，方法和应用》一书作为遗传学专业研究读物，观点新颖独到，除此之外，还包括一些其他的特点：
1、本书主要介绍了宏基因组学领域的相关知识，重点介绍与翻译了遗传学相关领域研究人员、从业人员、临床医生和学生相关的应用。
2、本书的每个章节都是由来自国际的专家所撰写，并对微生物群的宏基因组学分析方法、宏基因组学计算工具和研究管道进行了研究。
3、在每一章的结尾都突出对未来宏基因组学研究潜力的展望，以激发在这一令人兴奋和富有成果的研究领域继续研究的新思想和动机。
总的说来，《宏基因组学：观点，方法和应用》一书为想要了解宏基因组学的观点、研究方法和应用的人员提供了清晰的导读路径，作为遗传学领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。
本书目录：
1. 宏基因组学：微生物学的范式转变
Andrey V. Mardanov, Vitaly V. Kadnikov, Nikolai V. Ravin
2. 宏基因组协议与策略
Celia Méndez-García, Rafael Bargiela, Mónica Martínez-Martínez, Manuel Ferrer
3. 元小体分类学和功能注释策略
Johan Bengtsson-Palme
4. 宏基因组数据分析中的计算和统计考虑
Fredrik Boulund, Mariana Buongermino Pereira, Viktor Jonsson, Erik Kristiansson
5. 宏基因组学时代的16SrRNA基因分类分析
Matteo Ramazzotti, Giovanni Bacci
6. 使用多个标志物分析高通量微生物扩增序列数据
Ilya Y. Zhbannikov, James A. Foster
7. 从人体到水的水库：用高通量测序估计病毒种群特征
Duleepa Jayasundara, Sen-Lin Tang, SamanK. Halgamuge
8. 用丘数测量微生物群落多样性
Zhanshan (Sam) Ma
9. 元基因组学：对口腔健康和疾病的影响
Muniyandi Nagarajan, Vandana R. Prabhu, Ranganathan Kamalakkannan
10. 人体肠道微生物群在健康和疾病中的应用
Juan Jovel, Levinus A. Dieleman, Dina Kao, Andrew L. Mason, Eytan Wine
11. 瘤胃微生物生态系统研究进展
Ramesh K. Kothari, Neelam M. Nathani, Chandrashekar Mootapally, Jalpa K. Rank, Haren B. Gosai, Bharti P. Dave, Chaitanya G. Joshi
12. 沙漠凸轮植物的微生物群：从扩增序列和宏基因组学中吸取的经验教训
Citlali Fonseca-García, Damaris Desgarennes, Víctor M. Flores-Núñez, Laila P. Partida-Martínez
13. 海洋无脊椎动物微生物联合体的元基因组学
Muthan Krishnaveni, Santhi Asha, Stephen Sharmin Vini, Stanislaus Mary Josephine Punitha
14. 用宏基因组学方法从未培养细菌中筛选出新的生物资源
Nobutada Kimura
15. 功能宏基因组学在利用热酶中的应用进展
Juan-José Escuder-Rodríguez, María-Eugenia DeCastro, Manuel Becerra, Esther Rodríguez-Belmonte, María-Isabel González-Siso
16. 16S rRNA扩增子亚组学指导下温泉纤维素酶基因的直接扩增
Kok Jun Liew, Chia Chiu Lim, Chia Sing Chan, Kwek Yan Wei, Madihah Md Salleh, Rajesh Kumar, Sani, Kok-Gan Chan, Kian Mau Goh
17. 比较元蛋白质组学研究环境变化
Sabine Matallana-Surget, Pratik D. Jagtap, Timothy J. Griffin, Mélanie Beraud, Ruddy Wattiez