病害是危害农业收成的重要因素,而且会出现程度不同的病害传播,从而扩大损失。因此迅速和准确地识别病原物是发现和采取适当减灾对策的必要条件。而传统的研究中,病原物是根据疾病症状或作物的形态来识别的,许多专性细胞内病原物不能在纯培养中生长,也不能形成生殖结构,这使得它们的检测和鉴定非常困难。
高通量技术的出现,能够同时从数百个样本中识别每个样本中的数千个分类单元,并便于同时研究任何生物体和病毒组,常见的就是借助宏基因组和宏转录组检测和鉴定病原物,以及借助bulk RNA-seq技术探究病害条件下,宿主物种的响应机制。
单细胞技术的出现,将高通量组学在农业病害防治研究领域中的应用,推向了一个新的更为精准的高度。
总所周知,微生物和农业的关系十分密切,素有“微生物大本营”之称的土壤中,微生物扮演者循环的主要角色,有着不可替代的作用,它们分解动植物的残体废物而将其转化为腐殖质,促进土壤良好结构的形成,许多土壤微生物可固定空气中的氮素和转化各类有机物,不断为植物提供可有效利用的碳、氮、磷、钾、硫等各类营养元素,自然界还广泛存在昆虫的病原微生物和植物病菌的拮抗微生物,它们可利用植物病虫害的防治而部分替代化学农药。另外通过微生物繁殖和发酵能产生有机酸、氨基酸、生长激素、抗生素、各类酶制剂等多种产品,可分别用作饲料添加剂、食品添加剂和农药等,应用日益广泛,然而地球上的农业微生物资源虽然极为丰富,人类对其利用也有久远的历史,但是,传统常规的微生物技术主要是筛选各类天然微生物菌株并加以利用,不仅效率低、周期长、成本高。而且选出的菌株通常还存在各种缺陷和不足,因而使其广泛应用受到限制,
目前,单细胞全基因组扩增及测序已越来越多地用于研究那些未被元基因组学技术或其它常规技术探测到的新型微生物或基因,以及用于发现环境中低丰度难以纯化培养的微生物和这些微生物细胞生命进化过程的研究。随着材料科学及高通量测序技术的不断进步,单细胞微生物全基因组扩增技术逐渐进入微体积、高通量领域,并且逐渐向单细胞分选、细胞裂解、全基因组扩增及高通量测序集成化方向发展。相信更精确、更快速的对微生物单细胞全基因组进行分析的新型技术将不断被开发出来。