宏基因組學(xué)(Metagenomics)研究直接從環(huán)境樣本中提取的所有微生物的遺傳物質(zhì)，而不依賴于單獨(dú)培養(yǎng)每個(gè)微生物。這種方法使得科學(xué)家能夠探索復(fù)雜微生物群落的多樣性、功能潛力及其動(dòng)態(tài)變化。近年來，隨著測(cè)序技術(shù)的進(jìn)步，第三代測(cè)序技術(shù)(也被稱作長讀長測(cè)序技術(shù))在宏基因組學(xué)研究中得到了應(yīng)用，為解析復(fù)雜的微生物群落提供了新的視角。

　　第三代測(cè)序技術(shù)特點(diǎn)

　　長讀長：與第二代測(cè)序技術(shù)相比，如Illumina平臺(tái)提供的短讀長序列(通常為100-300bp)，第三代測(cè)序技術(shù)能生成數(shù)千到數(shù)萬堿基對(duì)長度的讀段。例如，PacBio SMRT技術(shù)和Oxford Nanopore Technologies (ONT) 可以提供更長的連續(xù)讀取長度。

　　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取：特別是對(duì)于ONT，其測(cè)序過程是實(shí)時(shí)的，這意味著可以在采集數(shù)據(jù)的同時(shí)進(jìn)行初步分析，這對(duì)于某些應(yīng)用場(chǎng)景非常有利。

　　更高的單堿基準(zhǔn)確性：盡管原始讀長的錯(cuò)誤率相對(duì)較高，但通過多次覆蓋和算法校正后，可以獲得高度準(zhǔn)確的結(jié)果。

　　宏基因組三代測(cè)序的應(yīng)用

　　完整基因組組裝：長讀長特性有助于跨越重復(fù)區(qū)域、低復(fù)雜度序列以及多態(tài)性位點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)更完整的基因組組裝，特別適合于未培養(yǎng)微生物的研究。

　　物種分類及豐度估計(jì)：利用長讀長信息可以更好地識(shí)別物種特異性標(biāo)記，并提高分類分辨率，尤其是在處理高度相似的物種時(shí)。

　　功能基因挖掘：能夠有效捕捉全長基因或操作單元(operons)，有助于發(fā)現(xiàn)新基因家族、途徑和代謝網(wǎng)絡(luò)。

　　病毒和質(zhì)粒鑒定：長讀長有利于識(shí)別并表征完整的病毒基因組和質(zhì)粒序列，這對(duì)理解水平基因轉(zhuǎn)移至關(guān)重要。

　　挑戰(zhàn)

　　盡管有諸多優(yōu)勢(shì)，但第三代測(cè)序技術(shù)也面臨一些挑戰(zhàn)，比如較高的成本、需要更高的計(jì)算資源來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、以及針對(duì)特定實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化文庫制備流程的需求等。