进入后基因组时代，人类对于测序技术的需求有增无减，更多的基因组需要测序，甚至今后的医学研究与疾病治疗要求针对个人进行个人基因组测序，这就需要发展新一代的更廉价、更快速、更灵敏的测序技术。高通量测序技术是对传统测序技术一次革命性的改变，通过一次测序反应对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定。Stephan S.C.等在2008年发表的文章中将高通量测序技术直接成为下一代测序技术(next generation sequencing)足见其划时代的改变，同时高通量测序使得对一个物种的基因组和转录组进行全面细致的分析成为可能，所以又被称为深度测序(deep sequencing)。第二代测序技术以高通量、高速和低成本为标志，均采用不同于Sanger法的测序技术。其中具有代表性的测序技术平台有，Roche公司(原454 Life Sciences)开发的大规模并行焦磷酸合成测序法，Illumina公司(原Solexa)的合成测序法以及Apply Biosystems(ABI)公司的基于磁珠的大规模并行克隆连接DNA测序法，详见表6-1。
表6-1 目前主流的高通量测序平台
目前这些测序平台都具有极高的测序通量，相对于传统自动化测序仪的96道毛细管测序，这些平台的高通量测序一次实验可以读取40万～400万条序列。读取长度根据采用的平台不同，从25～450bp，不同的测序平台在一次实验中，可以读取1～14G不等的碱基数，这样庞大的测序能力是传统测序仪所不能比拟的。
焦磷酸测序(pyrosequencing)技术是新一代DNA序列分析技术，该技术无须进行电泳，DNA片段也无须荧光标记，操作极为简便。Pyrosequencing技术是由4种酶催化的同一反应体系中的酶级联化学发光反应，在每一轮测序反应中，只加入一种dNTP，若该dNTP与模板配对，聚合酶就可以将其掺入到引物链中并释放出等摩尔数的焦磷酸基团(PPi)。PPi可最终转化为可见光信号，并由PyrogramTM转化为一个峰值。每个峰值的高度与反应中掺入的核苷酸数目成正比。然后加入下一种dNTP，继续DNA链的合成。
454 Life Sciences公司于2005年8月在Nature杂志上公布了他们开发的比传统Sanger测序方法快100倍的一种技术，即基于焦磷酸测序法的超高通量基因组测序系统——Genome Sequencer 20 System，开创了边合成边测序(sequencing-by-synthesis)的先河。2006年，他们又推出了性能更优的第二代基因组测序系统——Genome Sequencer FLX System (GS FLX)。2008年10月，全新的GS FLX Titanium系列试剂和软件的补充，让GS FLX的通量一下子提高了5倍，准确性、读长也进一步提升。
这种测序技术的全过程均采用自动化设计。从最初的样品DNA片段的准备，到PCR复制DNA片段，再到焦磷酸法测序，全部采用微流技术(micorfluidic technologies)，而且这种测序技术可以同时分析数以万计的DNA分子。正是由于采用了这样的自动化设计，使DNA的测序速度得到大幅度提高。相比而言，采用Sanger法的测序仪则要在每个步骤上花费许多时间和不同的技术。GS20测序技术是一种结合了乳胶材料和皮升(pl)级反应孔的焦磷酸盐测序法，是小型化的焦磷酸盐测序法。它在一个测序反应中可以在4h内测出2500万个碱基，其准确率可达到99%。而采用Sanger毛细管电泳法测序平均每个小时就可读67000个碱基，平均准确率为99.4%。实际上，这种新的测序方法单个反应的读取碱基数远不及毛细管电泳法。但是，传统普通测序一次只能在96孔板进行反应，新的测序采用的介质玻片上面修饰有160万个pl级的小孔，综合平均起来自然要强于传统测序法。
2007年5月底，454 Life Sciences公司和贝勒医学院人类基因组测序中心合作，使用该公司的Genome Sequencer FLX测序仪，只用了2个月的时间，就完成对James Watson的个体全基因组序列测定(图6-5)，其测序成本不到100万美元。相比而言，1990年启动的“人类基因组”计划，用了13年时间才完成草图绘制，而且成本超过数十亿美元。随着第二代测序技术的发展，基因组测序的耗时和成本的大幅缩减，意味着“个人版”DNA图谱走向公众将很快成为现实。
图6-5 Nature 杂志对DNA发现者James Watson 个人基因组测序的报道
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