宏转录组学

宏转录组学 (Metatranscriptomics) 通过分析环境样本中的 RNA，研究微生物群落中哪些基因正在被表达。与宏基因组（"能做什么"）互补，宏转录组揭示"正在做什么"。

宏基因组 vs 宏转录组

维度	宏基因组	宏转录组
分子	DNA	RNA (主要是 mRNA)
反映	功能潜力	实际表达
挑战	DNA 稳定	RNA 不稳定，易降解
rRNA 占比	低	高（可达 90%+）
数据分析	成熟	更复杂

宏转录组特殊挑战

rRNA 去除

测序中 80-95% 的 reads 是 rRNA，必须去除：

工具	方法	速度
SortMeRNA	参考比对	中
Barrnap	HMM	快
riboDetector	深度学习	快
SILVA db	参考数据库	—

# SortMeRNA
sortmerna --ref silva-bac-16s-id90.fasta \
          --reads sample.fq \
          --aligned rRNA \
          --other mRNA \
          --threads 8

定量分析

# 功能定量 (HUMAnN 3, 同时支持宏基因组和宏转录组)
humann --input mRNA.fq --output humann_out/ --threads 8

# 基因表达定量
salmon quant -i index -l A -1 R1.fq -2 R2.fq -o quant_out

典型流程

原始 RNA-seq → rRNA 去除 → QC → 比对/定量 → 功能注释 → 差异表达
                ↓          ↓      ↓            ↓           ↓
             SortMeRNA   fastp  Salmon      HUMAnN 3    DESeq2
             riboDetector       Bowtie2     eggNOG     ANCOM-BC

实践建议

1. RNA 保存: 采集后立即稳定 RNA（RNAlater 或冻存 -80°C）
2. rRNA 去除: 必做，否则分析空间被 rRNA 占据
3. 批次效应: 宏转录组的批次效应比宏基因组更严重
4. 技术重复: 建议生物学重复 ≥3，技术重复 ≥2

参考文献

1. Bashiardes et al. (2016) Metatranscriptomics for the Human Microbiome. Annual Review of Microbiology. DOI: 10.1146/annurev-micro-102215-095407
2. Shakya et al. (2019) Comparative Metagenomic and RRNA Microbiome Profiling. Microbiome. DOI: 10.1186/s40168-019-0658-4

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最后更新: 2026-03-30