环境微生物是地球上种类最多、数量最大、分布最广的生物类型,据估计,地球上存在超过1030个微生物。微生物的传统研究方法主要是基于微生物纯培养和分离,到目前为止,绝大多数微生物(99%以上)无法依靠上述方法获得,这极大地限制了对微生物的研究。借助于高通量测序技术快速发展起来的宏基因组学,在病原体检测中发挥着越来越重要的作用。宏基因组测序无需筛选得到各微生物群落的纯培养物,而是直接测定样品中所有微生物的核酸序列,这样可避免实验污染带来的偏差。宏基因组学的研究主要有16S rDNA测序和全基因组测序两种。16S rDNA测序以环境样品中的16S rDNA为研究对象,全基因组测序(whole genome sequencing)只需直接提取出微生物基因组进行测序。本研究基于宏基因组测序,探索未知病因样本中可能存在的致病微生物,为揭示疾病的发生和发展提供线索。我们提取10份烂脚病样品细菌核酸,扩增16S rDNA的V1~V2高变区,测序后分析其中的菌群构成,在所有样本中均有检出与伤口溃烂有关的金黄色葡萄球菌和链球菌。16S rDNA测序有较多环节需要改进,如细菌核酸的提取、高变区的选择、通用引物的选择、测序平台的选择以及后期数据分析策略的选择。我们试验了七种方法对模拟样本进行细菌核酸提取,测序后,分析模拟样本中各种细菌的含量和相对分布,寻找一种广谱、高效的细菌核酸提取方法。在筛查一份未知病因发热病人的样品时,我们测序了其中病毒的宏基因组,发现了一株属于Microviridae的病毒基因组IME-16,与以往报道差异比较大,我们对其进行了注释、进化分析以及结构蛋白的分析,推测IME-16可能是与alphaviruses距离较远的一支。在测序一份乙肝病人血清样品的病毒宏基因组时,我们优化了生物信息分析方法,加快了数据分析的速度,同时也发现了一些以往报道与肝炎有关的Anelloviridae病毒序列,其中共发现10株Torque Teno Midi Virus(TTMDV)序列和3株Torque Teno Virus(TTV)序列与以往报道的序列差异大,我们对这些序列进行注释和进化分析,证实它们属于新型的Anelloviridae病毒。综上所述,我们采用宏基因组测序,筛查了一批未知病因烂脚病样品、一份未知病因发热血清样品以及一份乙型肝炎病人血清样品,发现了与疾病有关的致病菌以及新型病毒全基因组序列,同时,我们改进细菌基因组提取方法和数据分析方法。总之,随着宏基因组测序方法改进和分析技术提高,宏基因组学必将在病原体检测方面作出重大贡献。