三代個(gè)體重測(cè)序

挖掘基因組大片段結(jié)構(gòu)變異，探究性狀遺傳機(jī)制

產(chǎn)品介紹

以Pacbio和Oxford nanopore為代表的三代測(cè)序技術(shù)以及讀長(zhǎng)長(zhǎng)的特點(diǎn)在動(dòng)植物基因組研究中獲得大量應(yīng)用，基于三代測(cè)序技術(shù)對(duì)樣品進(jìn)行全基因組測(cè)序，利用獲得的10kb~20kb長(zhǎng)reads與物種參考基因組進(jìn)行比對(duì)分析，可以精準(zhǔn)開(kāi)發(fā)得到樣品與參考基因組或者樣品間的DNA序列的遺傳變異，如結(jié)構(gòu)變異（Structural Variation，SV）和拷貝數(shù)變異（copy number variations, CNV）等，而這些大片段的序列變異的檢測(cè)是二代重測(cè)序無(wú)法做到的。利用開(kāi)發(fā)得到SV、CNV可以進(jìn)行大規(guī)模群體層面的遺傳分析，也可以分析這些變異與基因功能、物種性狀變異之間的遺傳關(guān)系，三代重測(cè)序是挖掘物種遺傳變異信息的全新策略。

?應(yīng)用方向

?應(yīng)用一：動(dòng)植物結(jié)構(gòu)變異檢測(cè)

應(yīng)用二：外源片段插入位置檢測(cè)

?分析內(nèi)容

測(cè)序數(shù)據(jù)質(zhì)控與統(tǒng)計(jì)；

與參考基因組比對(duì)；

SV檢測(cè)與注釋；

多個(gè)樣品差異SV分析

多個(gè)樣品差異SV基因注釋及功能富集分析

全基因組結(jié)構(gòu)變異circos圖

ONT重測(cè)序送樣要求

DNA樣品

濃度(ng/uL) （Qubit檢測(cè)）	總量(ug)	OD260/280	OD260/230	瓊脂糖凝膠電泳	Nanodrop與Qubit檢測(cè)濃度比值	外觀
≥50	滿足按數(shù)據(jù)量計(jì)算對(duì)總量要求，一般按2ug DNA可產(chǎn)出60G數(shù)據(jù)計(jì)算	1.8-2.2	1.8-2.5	size≥23K，降解條帶>5K，點(diǎn)樣孔無(wú)或有輕微污染	0.9-2.0	無(wú)顏色、無(wú)沉淀物

組織樣品

物種	組織部位	組織量
?動(dòng)物	肝臟/腎臟等內(nèi)臟組織	≥0.35g
??動(dòng)物	肌肉	≥0.5g
??動(dòng)物	哺乳動(dòng)物血液	≥0.5mL
動(dòng)物	禽類/魚(yú)類血液	≥0.1mL
植物	新鮮葉片	≥0.5g
植物	花瓣/莖	≥1.0g
植物	根/種子	≥2.0g
細(xì)胞	培養(yǎng)細(xì)胞	≥1×107

產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

北京百邁客生物科技有限公司深耕于三代測(cè)序領(lǐng)域，先后引入新的三代測(cè)序平臺(tái)，2015年引入Pacbio測(cè)序平臺(tái)，截止到目前百邁客已擁PacBio全系平臺(tái)：PacBio sequel Ⅱ、PacBio Sequel、和RS Ⅱ、，2017年初引入Nanopore測(cè)序平臺(tái)，Nanopore 全系平臺(tái)：PromethION-48、PromethION-β、GridION、MinION，是目前國(guó)內(nèi)外提供最全面三代測(cè)序的服務(wù)商之一。

應(yīng)用案例

案例1、

題目：Mapping and phasing of structural variation in patient genomes using nanopore sequencing，應(yīng)用Nanopore測(cè)序檢測(cè)病人基因組結(jié)構(gòu)變異.

期刊：Nature Communications

發(fā)表時(shí)間：2017

主要研究成果

ONT鑒定SV能力優(yōu)于illumina平臺(tái)，鑒定到了復(fù)雜的新生基因組重排——染色體碎裂（chromothripsis）；
ONT長(zhǎng)讀長(zhǎng)可有效phasing變異（SNV和SV）；
并發(fā)現(xiàn)短讀長(zhǎng)測(cè)序遺漏的很大一部分的反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子插入。

技術(shù)方法

來(lái)自2個(gè)先天多發(fā)畸形患者的PBMC和淋巴母細(xì)胞樣細(xì)胞系樣本
MinION平臺(tái)Nanopore三代全基因組重測(cè)序，10-20kb文庫(kù)，平均測(cè)序深度分別為16X和11X；
Illumina HiSeq X平臺(tái)，~30X，400-500bp文庫(kù)。

案例2、

題目：The population genetics of structural variants in grapevine domestication，葡萄馴化過(guò)程中基因組結(jié)構(gòu)變異的群體動(dòng)態(tài).

期刊：Nature Plants

發(fā)表時(shí)間：2019

背景

結(jié)構(gòu)變異（structural variant；SV）是植物基因組中未被廣泛鑒定的一類特征。關(guān)于植物中結(jié)構(gòu)變異的類型和大小、個(gè)體中的分布以及群體動(dòng)態(tài)都不是很清楚。對(duì)于結(jié)構(gòu)變異的深入研究將有助于我們進(jìn)一步理解結(jié)構(gòu)變異對(duì)于表型的影響以及通過(guò)全基因組關(guān)聯(lián)分析鑒定其作為目的表型關(guān)鍵遺傳因子的可能性。

主要結(jié)果

本文中，作者鑒定了通過(guò)無(wú)性繁殖的葡萄栽培種群體以及其異交野生祖先種中的結(jié)構(gòu)變異，并研究了SV的演化基因組動(dòng)態(tài)。作者組裝了一個(gè)高度雜合的Chardonnay基因組，基于SV的結(jié)果發(fā)現(xiàn)Chardonnay基因組上大約有七分之一的基因?qū)儆诎牒献?。通過(guò)全基因組長(zhǎng)read和短read比對(duì)到Chardonnay和Cabernet Sauvignon參考基因組上，作者檢測(cè)了盡可能多的SV。作者發(fā)現(xiàn)強(qiáng)烈的純化選擇作用于結(jié)構(gòu)變異，但尤其針對(duì)倒置和易位事件。盡管如此，結(jié)構(gòu)變異還是通過(guò)隱性雜合子的方式在無(wú)性繁殖的葡萄譜系中不斷積累。同時(shí)，結(jié)構(gòu)變異還區(qū)分了葡萄野生種和栽培種之間基因組分化的離群區(qū)域，說(shuō)明其在馴化中的作用。這些離群區(qū)域中包括一個(gè)性別決定區(qū)域和葡萄漿果著色位點(diǎn)，獨(dú)立的大片段、復(fù)雜倒置驅(qū)動(dòng)了趨同的表型演化。