说到三代测序大家都不陌生但是三代宏基因组的发展历程、核心应用场景、最新软件、数据库、生物信息学分析流程以及未来的研究方向您了解吗今天给大家分享一篇发表在《Genomics, Proteomics Bioinformatics》的综述全面梳理了三代宏基因组学的相关知识。一、长读长宏基因组学的发展历史三代宏基因组学的发展分为三个阶段起源阶段1991–2010宏基因组概念提出短读长测序技术初步应用发展阶段2011–2018PacBio RS和ONT MinION平台问世首次应用于环境样本和病原体检测但早期错误率较高成熟阶段2019–2025测序精度显著提升如PacBio HiFi Q30、ONT Q20化学试剂配套分析工具如metaFlye、HiFiasm-meta和标准化流程如EasyNanoMeta逐步完善图1 三代宏基因组学的起源与关键发展二、三代宏基因组学解析微生物群落结构和功能1、快速鉴定群落结构长读长测序可以检测到稀有或低丰度物种从而更全面地揭示样本中的微生物多样性。2、组装高质量基因组在解决重复区域和结构变异方面表现出色组装出更多高质量MAGs3、预测基因与可移动遗传元件可以获得完整的生物合成基因簇BGC序列覆盖并表征多个移动遗传元件和基因水平转移事件。4、微生物变异与种群遗传识别短读长技术难以检测的结构变异插入、缺失、倒位和易位量化宏基因组中的种群异质性。5、表观遗传与关联分析DNA甲基化分析。提供质粒、宿主和病毒之间的关联信息。图2 应用长读长测序解析微生物群落结构与功能三、软件、数据库及下游分析工具该综述详细整理了三代宏基因组分析的全套工具从数据预处理到最终可视化每个环节都有推荐方案。数据质量控制DoradoONT和SMRTlinkPacBio作为官方工具提供可靠的基序识别和数据处理组装工具选择metaFlye适用于ONT数据HiFiasm-meta则专为PacBio HiFi数据优化两者都支持复杂微生物群落的组装分类与分箱Metamaps和BASALT在长读长数据上表现出色能够实现菌株水平的分辨率。此外研究团队还梳理了三代宏基因组功能注释数据库及下游数据分析、统计可视化常用的软件详见原文表1。图3 三代宏基因组分析的生物信息流程四、未来展望PacBio的通量预计将大幅提升而ONT的精度目标直指Q30错误率更低从而提高宏基因组组装的可信度。随着人工智能和机器学习算法的引入长读长数据分析将变得更加精准和高效。凌恩生物依托牛津纳米孔ONT和华大Cyclone两大核心测序平台凭借其稳定高效的特性确保项目周期为您提供更优质、可靠的科研服务。参考文献Computational Tools and Resources for Long-read Metagenomic Sequencing Using Nanopore and PacBio.Genomics, Proteomics Bioinformatics, 2025.原文链接Doi.org/10.1093/gpbjnl/qzaf075