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地球上的微生物，仅原核生物细胞总数就大约在4×10^30～6×10^30，包含的独立基因型在10^6～10^8种之间。因此，微生物所具备的分类、功能、遗传和系统发育等多样性在维持生物圈生态平衡和为人类提供资源方面起着重要的作用。然而长期以来由于受到研究方法和手段的限制，土壤中绝大多数微生物的功能还不清楚。环境样品的宏基因组学（metagenomics）是对环境样品中微生物群体基因组进行的分析，该方法在众多用于获得未培养微生物的生理和遗传特性的方法中，逐渐显示出强大的优势。