新一代测序技术在生命科学研究中的应用

新一代测序技术又称为第二代测序技术,是对传统测序技术的一次革命性改变,其特点是测序通量高、速度快、成本低。第一台新一代测序仪在2005年上市,在不到十年的时间里,技术发展十分迅速,测序成本直线下降,已被广泛用于生命科学研究中,对生命科学研究和生物医药产业的发展将产生积极、深远的影响。本文简要概述了新一代测序技术在基因组学、表观遗传学和转录组学等研究领域中的应用。     

长期不施磷对稻田温室气体排放的影响

稻田磷肥的“旱重水轻”施肥策略是有效提高磷素利用率、减少磷素流失的有效技术途径,但稻季不施磷对温室气体排放的影响尚不明确。本研究监测了苏州和宜兴两块长期定位试验田中正常施磷与不施磷处理水稻生育期内CH₄和N₂O的排放通量。结果表明: 与正常施磷处理相比,长期不施磷处理均显著促进了稻田CH₄和N₂O排放,其中,苏州试验田CH₄和N₂O排放量分别增加57%和25%,宜兴试验田CH₄和N₂O排放量分别增加221%和70%。长期不施磷使土壤的速效磷、有机酸和可溶性有机碳含量下降,与CH₄排放密切相关,特别是土壤速效磷含量与CH₄排放量呈显著负相关,相关系数r=-0.987。两处试验田不施磷处理的全球增温潜势均大于施磷处理。因此,稻田长期缺磷会对土壤有机酸、可溶性有机碳和速效磷含量产生影响,进而增加稻田CH₄和N₂O的排放。     

一种快速高效的全基因组甲基化CpG岛富集方法的建立

高甲基化的CpG岛所致基因表观遗传学转录失活已经成为肿瘤表观基因组学研究的重要内容。现在已有很多检测CpG岛甲基化的方法,但由于各自的局限,还没有建立一种能快速在全基因组水平上进行甲基化CpG岛的富集方法。本研究利用甲基化结合蛋白MBD2b具有特异性结合甲基化DNA的特性, 建立了一种基于DNA免疫共沉淀技术的全基因组甲基化CpG岛的富集方法。在大肠杆菌中表达重组的GST-MBD2b蛋白,通过Glutathione Sepharose 4B对重组蛋白进行纯化,制备成亲和层析柱,利用在不同的盐离子强度下甲基化DNA和非甲基化DNA的结合能力不同,对甲基化DNA进行富集。用甲基化酶SssI处理过的DNA片段与非甲基化DNA片段进行富集效率的检测,发现0.5M KCl的浓度是甲基化DNA片段和非甲基化DNA片段得以分开的临界条件。样品的富集效率用Real Time PCR进行检测。结果表明,这种方法能够实现对全基因组甲基化DNA的有效富集且最高的富集倍数可达到100多倍。富集到的甲基化DNA可以进行后续的定量PCR, DNA测序和全基因组芯片的分析等工作,为大规模分析全基因组CpG 岛甲基化的改变奠定了基础。     

两大优势产区‘富士’苹果园土壤养分与果实品质关系的多变量分析

探讨环渤海湾和黄土高原两大苹果产区土壤养分对‘富士’苹果品质的影响,筛选不同产区影响果实品质特性的主要土壤养分因子,明确优质‘富士’苹果的土壤养分含量指标等,为两大苹果产区果园合理施肥、提高果实品质等提供理论依据.于2010—2011年分别在我国环渤海湾和黄土高原两大苹果产区各选择22个县,每个县3片果园,共计132个乔砧‘富士’苹果园,对每个果园的土壤养分含量和果实品质指标进行调查和分析,应用偏最小二乘回归方法筛选不同产区影响果实品质的主要土壤养分因子,并建立果实品质因素与土壤养分含量关系的回归方程,线性规划求解不同产区优质‘富士’苹果的土壤养分含量优化方案.结果表明: 环渤海湾产区的土壤碱解氮、有效磷、钙、铁和锌含量极显著高于黄土高原产区,而土壤pH,有效钾含量显著低于黄土高原产区;黄土高原产区的果实可溶性固形物含量显著高于环渤海湾产区,而固酸比显著低于环渤海湾产区.土壤有效硼含量对两产区果实单果质量影响的正效应最大,而土壤总氮与两产区果实硬度呈负效应;环渤海湾产区的果实可溶性固形物含量主要受土壤总氮和有效硼的负、正效应影响,黄土高原产区主要受土壤有效钙和碱解氮正、负效应的影响.环渤海湾产区优质乔砧‘富士’苹果的土壤养分含量需求为高的土壤有效硼和pH,适宜的土壤有效钾;黄土高原产区为低的土壤全氮,高的碱解氮、有效钾和有效铁,适宜的土壤有效锌和硼.环渤海湾产区优质乔砧‘富士’苹果的土壤养分管理技术措施为增加土壤有效硼含量和调高土壤pH、调整土壤有效钾含量;而黄土高原产区为提高土壤碱解氮、有效钾和有效铁含量,降低果园土壤pH,适当调整土壤有效锌和有效硼含量.     

新一代测序技术及其产业化前景

新一代测序技术是近几年建立的一种新型超高通量技术,是DNA测序技术的一次革命。具有测序通量高、速度快、成本低等特点。新一代测序技术出现后的短短几年时间,已被广泛应用于生命科学基础研究,在临床诊疗等许多领域也显示出巨大的应用潜力,对整个生物技术产业的发展将产生积极、深远的影响。本文简要介绍了目前比较成熟的新一代测序技术平台的原理、特点和基本实验流程,总结了新一代测序技术在生命科学研究中的应用,展望了今后的产业化前景。