超長讀長測序技術(shù)對擬南芥進行高質(zhì)量的基因組組裝和測序

擬南芥作為模式植物，在植物研究領(lǐng)域具有重要的地位。對擬南芥進行遺傳分析、基因克隆和功能基因組等研究，可為糧食增產(chǎn)、農(nóng)作物抗逆、植物保護等提供新的思路。在遺傳研究中，基因的分析往往依賴于參考基因組。理論上，參考基因組應(yīng)該是一個物種的全基因序列，但實際上，只有極少數(shù)動植物有100%的參考基因組。目前，擬南芥參考基因組還存在大量的缺失序列，尤其是在細胞分裂過程中起到重要作用的著絲粒序列和與衰老相關(guān)的端粒序列。這些序列存在大量高度重復(fù)的片段，給基因組組裝帶來了巨大困難，阻礙了科學(xué)家對該區(qū)域序列及其功能的研究。
 

2021年9月份發(fā)表在國際生物信息學(xué)著名學(xué)術(shù)期刊Genomics, Proteomics & Bioinformatics上的一篇文獻中，西安交通大學(xué)信息與生物醫(yī)學(xué)交叉團隊以人工智能算法開發(fā)、生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)挖掘為手段，設(shè)計了綜合利用Nanopore超長讀長測序技術(shù)和Pacbio HiFi（高準確率）測序技術(shù)相結(jié)合的混合測序策略，實現(xiàn)了僅剩兩個缺口的高質(zhì)量擬南芥基因組Col-XJTU。通過該測序方案組裝得到的Col-XJTU基因組完成了擬南芥5條染色體中3號、4號及5號染色體著絲粒的無缺口組裝，并完成了1號和2號染色體大部分著絲粒的組裝。數(shù)據(jù)顯示，Col-XJTU基因組的堿基準確性和結(jié)構(gòu)準確性均高于目前國際通用的、由美國實現(xiàn)的擬南芥參考基因組TAIR10.1。（基因組的堿基準確性和結(jié)構(gòu)準確性是評估參考基因組質(zhì)量的指標(biāo)）

值得注意的是，該團隊所采用的ONT超長讀長測序方案中，SageScience公司的超長DNA片段回收系統(tǒng)SageHLS被用來回收＞50kb的基因組片段，然后使用ONT建庫試劑盒進行文庫構(gòu)建和下游的測序組裝。經(jīng)過SageHLS自動化片段篩選，可以將＜50kb的DNA自動過濾掉，保留符合要求的超長DNA片段（＞50kb），最大程度地發(fā)揮長讀長測序的優(yōu)勢，極大地提高了長讀長測序效率。結(jié)果表明：經(jīng)過SageHLS的片段選擇和ONT測序后，其N50值可達46,452 bp，最大讀長可達495,032 bp，測序覆蓋度~388×。
 

此外，SageScience公司的另外一款全長型DNA片段回收系統(tǒng)BluePippin用于PacBio HiFi測序文庫構(gòu)建過程中15kb以上SMRTbell文庫的回收。SageHLS與BluePippin兩款DNA片段回收系統(tǒng)強強聯(lián)合，共同助力ONT超長讀長測序和Pacbio HiFi測序技術(shù)對擬南芥基因組的高質(zhì)量組裝。

SageScience是全球領(lǐng)先的研發(fā)和制造Pippin系列全自動核酸電泳片段回收儀的生產(chǎn)廠家，擁有美國技術(shù)專利，其生產(chǎn)的Sage系列產(chǎn)品可以高效完成不同長度范圍的DNA片段的精準回收，廣泛用于二代測序、三代測序以及多個分子生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域。

環(huán)亞生物科技有限公司作為美國SageScience公司在中國區(qū)的獨家代理商，自2011年以來將SageScience的產(chǎn)品線引入國內(nèi)，一直為國內(nèi)用戶提供專業(yè)的全自動核酸片段回收系統(tǒng)的安裝測試、應(yīng)用培訓(xùn)，技術(shù)支持與售后維護工作，贏得客戶的一致好評與信任。環(huán)亞生物科技有限公司將一如既往地支持越來越多的SageScience用戶。

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