三代個體重測序

挖掘基因組大片段結構變異，探究性狀遺傳機制

產(chǎn)品介紹

以Pacbio和Oxford nanopore為代表的三代測序技術以及讀長長的特點在動植物基因組研究中獲得大量應用，基于三代測序技術對樣品進行全基因組測序，利用獲得的10kb~20kb長reads與物種參考基因組進行比對分析，可以精準開發(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，如結構變異（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是二代重測序無法做到的。利用開發(fā)得到SV、CNV可以進行大規(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系，三代重測序是挖掘物種遺傳變異信息的全新策略。

?應用方向

?應用一：動植物結構變異檢測

應用二：外源片段插入位置檢測

?分析內容

測序數(shù)據(jù)質控與統(tǒng)計；

與參考基因組比對；

SV檢測與注釋；

多個樣品差異SV分析

多個樣品差異SV基因注釋及功能富集分析

全基因組結構變異circos圖

ONT重測序送樣要求

DNA樣品

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

組織樣品

物種	組織部位	組織量
?動物	肝臟/腎臟等內臟組織	≥0.35g
??動物	肌肉	≥0.5g
??動物	哺乳動物血液	≥0.5mL
動物	禽類/魚類血液	≥0.1mL
植物	新鮮葉片	≥0.5g
植物	花瓣/莖	≥1.0g
植物	根/種子	≥2.0g
細胞	培養(yǎng)細胞	≥1×107

產(chǎn)品優(yōu)勢

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

應用案例

案例1、

題目：Mapping and phasing of structural variation in patient genomes using nanopore sequencing，應用Nanopore測序檢測病人基因組結構變異.

期刊：Nature Communications

發(fā)表時間：2017

主要研究成果

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

技術方法

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

案例2、

題目：The population genetics of structural variants in grapevine domestication，葡萄馴化過程中基因組結構變異的群體動態(tài).

期刊：Nature Plants

發(fā)表時間：2019

背景

結構變異（structural variant；SV）是植物基因組中未被廣泛鑒定的一類特征。關于植物中結構變異的類型和大小、個體中的分布以及群體動態(tài)都不是很清楚。對于結構變異的深入研究將有助于我們進一步理解結構變異對于表型的影響以及通過全基因組關聯(lián)分析鑒定其作為目的表型關鍵遺傳因子的可能性。

主要結果

本文中，作者鑒定了通過無性繁殖的葡萄栽培種群體以及其異交野生祖先種中的結構變異，并研究了SV的演化基因組動態(tài)。作者組裝了一個高度雜合的Chardonnay基因組，基于SV的結果發(fā)現(xiàn)Chardonnay基因組上大約有七分之一的基因屬于半合子。通過全基因組長read和短read比對到Chardonnay和Cabernet Sauvignon參考基因組上，作者檢測了盡可能多的SV。作者發(fā)現(xiàn)強烈的純化選擇作用于結構變異，但尤其針對倒置和易位事件。盡管如此，結構變異還是通過隱性雜合子的方式在無性繁殖的葡萄譜系中不斷積累。同時，結構變異還區(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，說明其在馴化中的作用。這些離群區(qū)域中包括一個性別決定區(qū)域和葡萄漿果著色位點，獨立的大片段、復雜倒置驅動了趨同的表型演化。