微生物组研究揭示了微生物群落的组成特征和多样性，以及微生物与宿主、环境的相互作用。宏基因组学由Handelsman和Rodon于1998年首次提出，mNGS在《高通量宏基因组测序技术检测病原微生物的临床应用规范化专家共识》中得到精准定义。凭借其多、快、好、省的优势广泛应用于医学领域的病原微生物检测，并逐渐扩展至农业动植物研究、工业食品检测和环境能源等领域。

医学领域的宏基因组

宏基因组高通量测序技术通过对临床样本中微生物和宿主核酸的测序分析，可以无偏倚地检测多种病原微生物，正广泛应用于临床感染性疾病病原检测。

现有的公共卫生病原体监测方法包括对特定病原体的主动筛查，如CRE、MRSA以及VRE等，或是基于感染事件或医院特定病房相关病原体的监测。当环境污染物在流行病学上与疫情调查有关时，对空气、水和表面进行有针对性的采样，以确定潜在的来源。

宏基因组学分析可全面揭示人体肠道微生物的多样性及其在消化、免疫、代谢等生理活动中的功能，帮助研究人员探索微生物与人体的相互作用及其对健康的影响。通过分析肠道微生物组的变化，可以更好地理解其与疾病的关系，如肥胖、糖尿病和炎症性肠病。调整微生物群可能有助于疾病改善，未来甚至可用于癌症筛查。目前，宏基因组学和代谢组学已揭示结直肠癌中肠道微生物群的阶段性特异性表型。

近年来，研究热点集中于环境-生物体互作微生物群，通过高通量测序精准分析其群体构成、基因功能及代谢活性，主要应用于农业、水污染控制、固废处理、生态环境等领域。功能研究重点在于生物地球化学循环、耐药基因、代谢通路、金属与重金属抗性、有机物代谢、污染物降解及毒力因子等。

农业/动物疫病检测宏基因组

宏基因组学可揭示农业活动和土壤管理对微生物群落结构与功能的影响，解析作物与土壤微生物（如根际微生物、共生菌根）间的互作，分析病害相关微生物，为病害监测和防控提供支持。

宏基因组学可解析动物消化道、养殖环境及废水、粪便中微生物结构与功能，揭示其在养殖系统中的机制，以提升营养利用、促进生长，并支持养殖污染控制和粪便无害化处理。同时可定向检测动物携带的病原体。动物病原宏基因组测序采用DNA/RNA共建库策略，应用于检测、流调和特定病原研究。

宏基因组学在食品科学和工业中的应用，可监测和控制食品微生物群落，提升食品安全、质量和风味，预防食源性疾病，保障食品安全。

宏基因组建库相关产品选择指南