扩增子测序基于的理论依据是生物分子钟的概念,不需要通过全基因组测序,仅需要对具有物种保守区和高变区的rRNA基因进行测序即可进行物种鉴定。包括以研究细菌群落为主的16S rDNA可变区(V3、V4、V3-4、V4-5等)、以研究真菌群落为主的18SrDNA可变区(V3、V4等)或ITS区以及各种特定功能类群研究为主的具有同样分子钟概念的功能基因扩增测序(如nifH、nosZ、amoA等)。
二代测序及信息分析方法的更新不断促进微生物生态学中相关科学问题的阐明。早期通过纯培养分离单菌或平板挑克隆有限的了解微生物群落的方法在一定时期内丰富了现有的数据库内容,随着海量数据的产出、价格及周期锐减的研究方式出现,使得样品中微生物群落多样性组成研究变得更加深入彻底。
微生物群落结构大尺度范围内的相对稳定及短轴上的波动交替与其存在的外界因素息息相关。已有研究发现,微生物群落的生命活动对于地球化学元素的循环具有关键作用,例如脱硫菌、硝化反硝化菌、铁还原菌等。通过了解特定样品在指定时空范围内全部微生物群落的物种组成多样性变化,结合外界可测值大小,分析两者间的相关性,从而为调整外界理化值水平或者通过调节菌群结构比例来改善或整治生化环境提供理论依据。
扩增子高通量项目比较基础,最关键的是生物学重复样品的规范性选择,因为这会影响到后续组间显著性差异的统计误差。为了提高统计学意义,建议组内重复样品至少高于3个,在项目预算内,重复样品越多越好,为后期可能的异常点剔除做基础。