群落生态学中最重要的特性之一是多样性。群落在分类学水平的多样性可以通过两个重要的尺度进行衡量——分类单元的丰富度及其各自的相对丰度。过去20年来对环境样品直接进行16S rRNA基因序列分析极大地拓展了我们对微生物多样性的认识。传统的方法是通过对群落内微生物的16S rRNA基因序列的PCR产物进行克隆，并以Sanger法对克隆分别进行测序。然而，该法测序的代价过于高昂，因此，相对于生境中实际的物种丰富度，在进行微生物生态学研究时，测序分析深度往往远远不够，导致对多样性的反映不够全面，同时在取样量不足的情况下，对群落中丰度较低的微生物的丰度不能精确定量，此外采用该法时，限于人力和物力，无法对大量样品同时进行比较研究。2005年以来，新一代DNA测序技术（Next-generation DNA sequencing）的发展，为微生物群落的分析带来了突破，群落中极度稀少的微生物如今也能被检出，并可以更精确地测定生境中各类微生物的相对丰度。新一代的测序技术（如焦磷酸测序技术，pyrosequencing）为微生物生态学提供了全新的技术手段，具有极为广阔的应用前景。上海交通大学生命科学技术学院赵立平教授课题组率先在国内开始应用pyrosequencing测序技术对多样品的微生物群落结构进行大规模分析比较，并且建立了相关的数据分析平台，为进一步提高研究水平创造了良好条件。他们通过对两种基因型的小鼠在两种饮食（高脂和低脂）饲养条件下的肠道菌群的高通量测序与代谢分析，展示了菌群结构与饲料、基因型和代谢表型间的关联，并且鉴定出一些与表型相关的关键菌群，最终揭示出饮食导致的菌群结构变化使菌群趋于形成病原相关的群落，并且由此导致了代谢性疾病的发生。该工作展示出新一代测序技术的强大能力，对多样品的精细微生物群落的同时测定和比较，可以找到与环境条件或功能相关的微生物类群。

参考文献：

Shendure, J. and H.L. Ji, Next-generation DNA sequencing. Nature Biotechnology, 2008. 26(10): 1135-1145.

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Zhang C, Zhang M, Wang S, Han R, Cao Y, Hua W, Mao Y, Zhang X, Pang X, Wei C, Zhao G, Chen Y, Zhao L.. Interactions between gut microbiota, host genetics, and diet relevant to development of metabolic syndromes in mice. ISME J, 2009, online publication, doi:10.1038/ismej.2009.112