张彦位，杨 玲，路江浩，严 超，仵红岩，李 玲，刘明月，齐世华，何 方,2,

（1.河北一然生物科技股份有限公司，河北石家庄 050000；2.四川大学华西公共卫生学院，四川成都 610041）

乳酸菌（Lactic acid bacteria，LAB）在系统发育树中处在革兰氏阳性菌的梭状芽孢杆菌分支上，具有丰富的物种和菌株多样性，DNA 组成中GC 含量<50%[1]。目前，乳酸菌家族成员众多，其中乳杆菌属和双歧杆菌属作为益生菌的重要组成成员，在维持肠道、生殖道、口腔和皮肤等微生态系统平衡和调节全身免疫系统等方面发挥着重要的作用[2]；链球菌属中的嗜热链球菌具有产酸快、产胞外多糖以及产香（双乙酰、乙偶姻）丰富的特点，可赋予发酵乳制品独特的质构和风味，作为优良的发酵型乳酸菌被广泛应用[3]；乳球菌属中的乳酸乳球菌在发酵乳制品中发挥重要作用的同时，还可生成Nisin、lactococcin 和bacteriocin 等细菌素，作为天然的生物保鲜剂被广泛应用[4]。我国传统发酵制品的历史悠久，蕴藏着丰富的乳酸菌资源。基因组学技术可以对微生物体所有基因进行集体表征、定量及不同基因组的比较研究。乳酸菌全基因组测序与分析技术能够全局且系统性地解析菌株的代谢特征和遗传背景，揭示其益生功能的作用机制[5]。乳酸菌基因组学的迅猛发展大大加快了优良乳酸菌的开发和产业化应用。

1 基因组测序技术的发展

基因组测序是指通过高通量DNA 测序和生物信息学组装获得整个基因组序列信息[6]。全基因组信息可以全面解析基因组成和结构特征，有助于研究人员了解菌株代谢特点并在菌株水平认识其遗传信息与生理功能之间的联系。1977 年，Walter Gilbert和Frederick Sanger 发明了第一台测序仪，并完成噬菌体X174-全长5375 个碱基序列的测定，被称为第一代测序技术[7]。高通量测序（High-Throughput Sequencing，HTS）单次运行即可同时得到几十万到几百万条核酸分子的序列，适用于基因组测序、转录组测序、扩增子测序和宏基因组测序等，在现阶段科研领域应用最为广泛，也被称为下一代测序（Next Generation Sequencing，NGS）或第二代测序[8]。第二代测序技术包括：Roche 公司的454 技术、ABI 公司的SOLiD 技术和Illumina 公司的Solexa 技术等。第二代测序技术序列读长较短，大多只有100～150 bp。测序过程主要包括DNA 文库制备、PCR 富集序列和测序3 个步骤，PCR 富集序列过程会引入一定概率的错误碱基，测序过程中454 技术如遇到PolyA时会因无法准确测量而一次加入多个T，进而引入插入和缺失的测序错误，SOLiD 技术由于双碱基确定一个荧光信号，因此荧光解码过程中易发生连锁解码错误，Solexa 技术使用可逆荧光和终止核苷酸的分步整合的方法进行DNA 测序，荧光信号去除不完全会导致背景噪声升高，仪器的错误率不断增加[9]。……