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宏基因組測序（MetagenomicsSequencing）是對環境樣品中全部微生物的總DNA（也稱宏基因組：Metagenomic）進行高通量測序，主要研究微生物種群結構、基因功能活性、微生物之間的相互協作關系以及微生物與環境之間的關系。宏基因組測序研究擺脫了微生物分離純培養的限制，擴展了微生物資源的利用空間，為環境微生物群落的研究提供了有效工具。
微生物測序研究常用手段包括16S等擴增子測序和宏基因組測序，這兩者技術手段的主要區別如下：
1測序原理不同
16S rDNA基因存在於所有細菌的基因組中，具有高度的保守性。該序列包含9個高變區和10個保守區（如下圖），通過對某一段高變區序列（V4區或V3-V4區）進行PCR擴增后進行測序，得到1500bp左右的序列。宏基因組測序則是將微生物基因組DNA隨機打斷成500bp的小片段，然后在片段兩端加入通用引物進行PCR擴增測序，再通過組裝的方式，將小片段拼接成較長的序列。
圖 細菌16S區域
2研究目的不同
16S測序主要研究群落的物種組成、物種間的進化關系以及群落的多樣性。宏基因組測序在16S測序分析的基礎上還可以進行基因和功能層面的深入研究（GO、Pathway等）。
3物種鑒定深度不同
16S測序得到的序列很多注釋不到種水平，而宏基因組測序則能鑒定微生物到種水平甚至菌株水平。對於16S測序而言，任何一個高變區或幾個高變區，盡管具有很高的特異性，但是某些物種（尤其是分類水平較低的種水平）在這些高變區可能非常相近，能夠區分它們的特異性片段可能不在擴增區域內。宏基因組測序通過對微生物基因組隨機打斷，並通過組裝將小片段拼接成較長的序列。因此，在物種鑒定過程中，宏基因組測序具有較高的優勢。
Tips：通常情況下，在微生態研究中，建議同時結合宏基因組測序和16S測序兩種技術手段，可以更高效、更准確地研究微生物群落組成結構、多樣性以及功能情況。