动植物全基因组测序(3)

结果： 1基因组图谱组装完成的地山雀基因组序列图谱全长为1.08 Gb,contig N50达到88.3 Kb,scaffold N50达到1.62 Mb,包括 17,520条蛋白编码基因以及830条RNA序列。 2进化分析 (1)大山雀、黄颊山雀与地山雀基因组的序列比对率为78-80%,而黑尾地鸦的比对率仅有9.7%,从全基因组水平明确了地山雀的分类问题； (2)地山雀与大山雀和黄颊山雀大约在7.7-9.9百万年前产生了分化(图6)。 3高原适应性遗传机制 (1)地山雀低氧适应及能量代谢相关的基因发生了快速进化，与脂肪酸代谢相关基因受到正选择(图7); (2)免疫基因，尤其是和MHC相关的基因家族发生了显著收缩或者丢失； (3)地山雀骨骼发育相关的基因发生了快速进化，而羽毛角蛋白相关的基因数目明显减少； (4)嗅觉相关的基因家族也发生了显著收缩。

基因组测序

图6进化分析结果

图7脂肪酸能量代谢途径蓝色表示正选择基因；红色表示特异性基因

参考文献Nature communications, 2013, 4.

Qu Y, Zhao H, Han N, et al . Ground tit genome reveals avian adaptation to living at high altitudes in the Tibetan plateau[J].

通过全基因组测序,人们可以获得物种的全基因组序列图谱,从而为该物种后续的研究和产业化应用奠定基础。诺禾致源团队多年来专注于高通量测序技术在全基因组测序领域的应用,以李瑞强博士为首的技术团队先后开发了 SOAPdenovo,SOAPdenovo II 等组装软件,并针对复杂基因组开发了全球领先的 NOVOheter 软件,在全基因组测序领域具备丰富的经验,已成功完成多个物种的全基因组从头测序工作。

泛基因组测序(Pan-genome)泛基因组包括核心基因组(Core genome)和非必须基因组(Dispensable genome)。其中，核心基因组由所有样本中都存在的序列组成，一般与物种生物学功能和主要表型特征相关，反映了物种的稳定性；非必须基因组由仅在单个样本或部分样本中存在的序列组成，一般与物种对特定环境的适应性或特有的生物学特征相关，反映了物种的特性。运用高通量测序及生物信息分析手段，针对不同亚种/个体材料进行文库构建及低深度测序，并分别进行组装，可以构建泛基因组图谱，丰富该物种的遗传信息，研究其重要生物学问题。

技术路线基因组DNA

泛基因组测序

简单泛基因组测序

复杂泛基因组测序

建库测序

小片段文库 230 bp/500 bp

大片段文库 2 Kb/5 Kb

小片段文库 230 bp/500 bp

大片段文库 2 Kb/5 Kb/10 Kb

建库测序

HiSeq PE125/PE150测序：50X

HiSeq PE125/PE150测序：100X

原始测序数据数据质控高质量测序数据

采用SOAPdenovoII进行组装

采用NOVOheter进行组装

Pan-genome构建(Core-genome& Dispensable-genome)

基因组注释

重复序列注释

基因结构注释

基因功能注释

非编码RNA注释

标准信息分析

基因家族分析

系统进化分析

正选择分析

共线性分析

结构变异检测分析

基于物种特性进行定制化分析

技术参数样本要求样品类型：DNA样品总量：≥300μg

策略测序平台：HiSeq 2500 PE125 HiSeq 4000 PE150

分类简单基因组复杂基因组

承诺组装指标contig N50≥10 Kb scaffold N50≥100 Kb contig N50≥10 Kb scaffold N50

≥50 Kb

项目周期依据样品个数而定

通过全基因组测序,人们可以获得物种的全基因组序列图谱,从而为该物种后续的研究和产业化应用奠定基础。诺禾致源团队多年来专注于高通量测序技术在全基因组测序领域的应用,以李瑞强博士为首的技术团队先后开发了 SOAPdenovo,SOAPdenovo II 等组装软件,并针对复杂基因组开发了全球领先的 NOVOheter 软件,在全基因组测序领域具备丰富的经验,已成功完成多个物种的全基因组从头测序工作。

案例解析案例一构建野生大豆泛基因组序列图谱来自中国农科院作物科学研究所、北京诺禾致源的研究人员共同完成了7个野生大豆的泛基因组测序，完善了大豆的基因资源，相关研究成果发表于Nature Biotechnology(IF: 41.514)。研究背景：大豆是重要的油料和高蛋白粮饲兼用作物，近年来，我国乃至世界大豆育种难以取得突破性的进展、单产停滞不前，主要原因是大豆品种的遗传基础狭窄、基因源匮乏。野生大豆具有较强的抗逆性和繁殖能力，是栽培大豆重要的基因资源。研究方法：选取来自东北、华北、黄淮、华南、日本、韩国及俄罗斯的7株亚洲地区代表性野生大豆品种，采用Illumina HiSeq 2000平台PE100测序，平均测序深度为112X。对每株大豆样本使用SOAPdenovo进行组装，并将组装前后序列与栽培大豆基因组比对，分别鉴定SNPs、InDels、CNVs、PAVs及野生大豆和栽培大豆的共有(core genome)及特有(dispensable genome)基因序列，并进行物种分化分析以及重要农艺性状基因定位及选择压力分析。研究结果： 1组装和注释：7株野生大豆基因组最小为889.33 Mb,最大为1,118.34 Mb,7株野生大豆基因组组装结果contig N50约7.7-26.6 Kb,scaffold N50约16.3-62.7 Kb,平均每个基因组注释出55,570个基因，其中85-90%的基因为全长基因。 2泛基因组构建：对7个野生大豆基因组进行比较，发现它们共有59,080个基因家族，48.6%为7个野生大豆共享， 51.4%则仅存在于个别样本中(图1)。 3变异检测：以栽培大豆基因组为参考， 7株野生大豆分别鉴定出SNP有3.6-4.7百万个，其中0.12-0.15百万个位于编码区；InDel有0.50-0.77百万个，其中2,989-4,181个导致了移码；大量的变异位点(44-53%)为重测序手段未能识别出的新位点。 4进化分析：野生大豆与栽培大豆的祖先约在80万年前即发生了分化；正选择分析发现栽培大豆受选择的基因多与抗旱有关，而野生大豆中受选择基因则非常多样化。 5农艺性状基因定位：鉴定出大量与抗逆、抗病、花期、产油量和高度等重要农艺性状相关的基因和变异，例如野生大豆和栽培大豆开花时间的差异与开花时间调控基因SNP和InDel变异有关(图2)。

基因组测序

图1 7株野生大豆共有和特有基因集

图2野生大豆开花时间调控基因SNP和InDel变异

参考文献Li Y, Zhou G, Ma J, Jiang W, Li R#, et al . De novo assembly of soybean wild relatives for pan-genome analysis of diversity and agronomic traits[J]. Nature biotechnology, 2014.32(10):1045-1052.

通过全基因组测序,人们可以获得物种的全基因组序列图谱,从而为该物种后续的研究和产业化应用奠定基础。诺禾致源团队多年来专注于高通量测序技术在全基因组测序领域的应用,以李瑞强博士为首的技术团队先后开发了 SOAPdenovo,SOAPdenovo II 等组装软件,并针对复杂基因组开发了全球领先的 NOVOheter 软件,在全基因组测序领域具备丰富的经验,已成功完成多个物种的全基因组从头测序工作。

案例二构建人类泛基因组序列图谱研究背景： 2009年，李瑞强等首次在人类基因组学研究中提出了“泛基因组”的概念，即

人类群体基因序列的总和。该研究构建了亚洲人(炎黄一号)、非洲人和欧洲人的泛基因组图谱，比较基因组学分析发现不同种群人基因组中除存在常规变异外，还存在“有或无”型的基因变异。该研究完善了人类参考基因组序列，树立了新的人类基因组测序标准，并指出了未来医学研究的方向。相关研究成果发表于国际著名杂志Nature Biotechnology(IF: 31.085)。研究方法：本研究采用第二代 …… 此处隐藏：3276字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……