草鱼基因组测序—拉开草鱼分子育种的序幕

<正>最近,中国科学院水生生物研究所、中国科学院国家基因研究中心以及中山大学等机构的研究人员合作完成了草鱼(Ctenopharyngodon idellus)全基因组序列图谱绘制.他们采用鸟枪法测序策略,分别对一尾雌性和雄性草鱼进行了全基因组测序,通过改良的de novo Phusion-meta拼接,获得雌性(0.9 GB)和雄性(1.07 GB)草鱼基因组组装序列.其中雌性草鱼选用的是人工减数分裂的雌核发育个体,显著提高了基因组纯合度,与已完成的其他水产动物基因组比     

陆地棉基因组测序—开辟棉花育种新篇章

<正>来自中国农业科学院棉花研究所的棉花基因组测序团队,联合北京大学、武汉大学、华大基因、美国农业部南方平原研究中心以及河北农业大学等研究单位,综合利用第二代高通量测序技术并结合BAC末端大片段测序方法,完成了世界上最重要的棉种陆地棉(At Dt基因组)的全序列测定和组装,结束了棉花没有参考基因组图谱的历史.研究结果已于2015年4月20日在线发表在Nature Biotechnology[1]上,这是该团队继2012年发表二倍体雷蒙德氏棉基     

木本植物全基因组测序研究进展

近年来,植物全基因组测序的结果正如雨后春笋般涌现,木本植物全基因组测序也在紧锣密鼓地展开。但由于木本植物通常基因组较大,基因组结构较为复杂,在测序、测序后的组装、注释、功能分析等均存在较大的困难。在基因组测序分析的经费预算方面也存在着较大的压力。因此,有必要对这方面的研究进展及其存在问题进行分析比较,以提高林木全基因组研究方面的效率。文章在比较分析已经发展起来的3代基因测序技术(Sanger测序法、合成测序法和单分子测序法)的基础上,选择4种已经公布的木本植物(杨树、葡萄、番木瓜、苹果),从全基因组测序的研究背景、测序结果及应用的研究进展和存在问题等方面进行了述评,对未来要开展的木本植物全基因组测序前的准备工作(材料选择、遗传图谱和连锁图谱的构建、测序技术的选择),全基因组测序结果的生物信息学分析和应用进行了讨论。     

木本植物全基因组测序研究进展

近年来, 植物全基因组测序的结果正如雨后春笋般涌现, 木本植物全基因组测序也在紧锣密鼓地展开。但由于木本植物通常基因组较大, 基因组结构较为复杂, 在测序、测序后的组装、注释、功能分析等均存在较大的困难。在基因组测序分析的经费预算方面也存在着较大的压力。因此, 有必要对这方面的研究进展及其存在问题进行分析比较, 以提高林木全基因组研究方面的效率。文章在比较分析已经发展起来的3代基因测序技术(Sanger测序法、合成测序法和单分子测序法)的基础上, 选择4种已经公布的木本植物(杨树、葡萄、番木瓜、苹果), 从全基因组测序的研究背景、测序结果及应用的研究进展和存在问题等方面进行了述评, 对未来要开展的木本植物全基因组测序前的准备工作(材料选择、遗传图谱和连锁图谱的构建、测序技术的选择), 全基因组测序结果的生物信息学分析和应用进行了讨论。     

全基因组测序在重要家畜上的研究进展

全基因组测序研究主要包括通过不同测序技术和组装比对方法,获得某物种的全基因组序列图谱,及在此基础上构建物种全基因组遗传变异图谱进行个体或群体遗传多样性、选择信号或起源进化等方面的研究。利用单核苷酸多态性(SNP)、插入和缺失(Indel)和拷贝数变异(CNV)等遗传变异作为分子标记,全基因组测序研究已经在家畜起源进化、驯化、适应性机制、重要经济性状候选基因、群体历史动态等方面取得了许多重要的研究成果。本文主要对近几年全基因组测序在常见家畜(猪、马、牛、羊等及其近缘物种)的取得的重要研究成果进行了综述,并讨论了全基因组测序的优势、缺点及在生产中意义。此外,对基因组测序研究的未来发展进行了归纳及展望,以期为今后家畜重要经济性状的功能基因定位和物种起源、驯化研究提供参考。     

研发动态

中国烟草基因组数据库(1.0版)开放运行中国烟草基因组数据库(1.0版)近日面向行业开放运行。数据库设在国家烟草基因研究中心,储存了去年底绘制的绒毛状烟草和林烟草全基因组序列图谱的所有原始数据以及基因注释结果,总数据量将近7T。这两张序列图谱是目前已知植物基因组序列图谱中基因组最大、组装精度最高、组装     

直刺变豆菜叶绿体全基因组及其特征

直刺变豆菜(Sanicula orthacantha)是中国广泛分布的多年生草本植物, 也是一味著名的民族药。本文通过二代高通量测序平台Illumina HiSeq PE150对直刺变豆菜叶绿体全基因组进行测序, 并通过生物信息学方法对其结构特征进行分析。结果表明: 直刺变豆菜叶绿体全基因组大小为157,163 bp, 包括大单拷贝区(large single copy, LSC)、小单拷贝区(small single copy, SSC)和2个反向重复序列(inverted repeat sequence, IRa和IRb), 长度分别为87,547 bp、17,122 bp和26,247 bp, 具有典型被子植物叶绿体基因组环状四分体结构; 共注释得到129个基因, 包括8个核糖体RNA (rRNA)基因、37个转运RNA (tRNA)基因和84个蛋白质编码基因。直刺变豆菜在叶绿体基因组结构、基因种类、排列顺序上与其他伞形科植物基本一致。直刺变豆菜叶绿体全基因组测序的成功为变豆菜属植物完整叶绿体基因组组装及其特征分析提供了新的方法。     

植物乳植杆菌P-8连续传代过程中遗传稳定性分析

【背景】植物乳植杆菌(Lactiplantibacillus plantarum) P-8是一株具有优良益生特性的乳酸菌,探究其短期连续传代过程中的遗传稳定性对评估其加工生产的稳定性有着重要的指导作用。【目的】研究植物乳植杆菌P-8在37℃恒温环境下、MRS培养基中连续传代100代过程中的遗传稳定性。【方法】在MRS培养基、37℃恒温环境下将植物乳植杆菌P-8连续传代100代,测定不同代菌株(第0、25、50、75和100代)的菌体形态和碳水化合物利用能力,并利用二代、三代测序相结合的技术完成不同代菌株全基因组测序,通过比较基因组学综合分析其在连续传代100代过程中的遗传稳定性。【结果】植物乳植杆菌P-8在连续培养100代过程中,其菌体形态和碳水化合物利用能力均无明显变化。以植物乳植杆菌P-8的原始菌株基因组作为参考,比较分析了不同代菌株的基因组稳定性,发现菌株均有单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)位点存在,但数量较少(SNP位点<21个)。不同代菌株基因组共线性良好,具有极高的相似性,且不同代菌株碳水化合物活性酶注释结果无显...     

雌雄异株芦笋性别连锁标记与性别决定研究进展

芦笋(Asparagus officinalis L.)作为典型的雌雄异株植物,受严格的遗传控制,其雌雄性别符合1∶1的分离比例。芦笋性别具有丰富的多样性,包括雌株、雄株、两性株、超雄株等,研究其性别决定及其分化对解析其机制具有重要意义。前期研究发现,芦笋性别由位于第5染色体上的单个基因(M-m)控制,并在其性别决定区域M位点开发了一系列分子标记,但发现其以非特异性标记为主、多态性少、通用性差。并且通过组学的研究已发掘了一些与性别决定和分化相关的基因,并克隆了芦笋性别决定的asTDF1 (Defective in tapetum development and function 1)和SOFF (Suppressor of female function)基因,其分别起雄性败育和抑雌作用,这两个基因共同调控着芦笋的性别决定,由此认为芦笋的性别由双基因系统控制。因此,随着高通量测序技术的发展,对芦笋性别决定与分化的研究需深入到分子调控网络水平。本文现从性别连锁分子标记以及性别决定与分化机制对雌雄异株芦笋的研究进行总结和展望,以期为深入解析芦笋遗传机制提供理论依据。     

水稻籼粳交F2、F6群体遗传连锁图谱的比较分析

以部分基因组和全基因组测序水稻籼稻(O sativa L. indica)品种“培矮64S”(Pei’ai 64S♀)和粳稻(O sativa L. japonica)品种“日本晴”(Nipponbare♂)为构图亲本, 选取F2代180个株系为作图群体, 构建含138个微卫星位点的水稻遗传连锁图谱, 覆盖基因组2 046.2 cM, 平均图距17.1 cM, 即F2 图谱; 采用单粒传法获得F2:6 代330个株系, 用相同的多态性标记分析F6群体, 构建含92个标记连锁图谱, 覆盖基因组2 563.5 cM, 平均图距27.86 cM, 即F6图谱; F2、F6图谱在连锁群数、定位标记数、标记的位置顺序、遗传图距、平均图距等方面发生了较大变化, 并对产生这些差异的原因进行了初步分析。     

植物基因组测序的研究进展

近年来,随着测序技术的不断发展,基因组测序技术渐趋成熟并在动物和植物基因组上获得了越来越多的成功,大量植物的基因组的草图和精细图不断地被公布出来。比较和分析了三代测序技术各自的特点,对测序前的准备、基因组组装、注释和比较基因组学等方面的研究进展进行了详细的评述,阐明了植物基因组研究的特点和难点。通过植物的全基因组测序,研究者不仅可以获得该植物基因组和重要功能基因的序列信息,为从分子水平研究植物的分子进化、基因组成和基因调控等提供了一定的依据,而且还对即将测序的植物基因组研究具有重要的借鉴意义。     

甘薯属耐盐植物马鞍藤基因组大小及特征分析

马鞍藤(Ipomoea pes-caprae(L.)R. Br.)是甘薯的近缘野生种之一,为热带、亚热带海滩生长的多年生藤蔓植物,作为沿海地区的园林绿化植物之一,具有较强的耐盐性。马鞍藤基因组学的研究可为耐盐甘薯种质创制提供信息参考。本试验调查了马鞍藤基因组大小和特征概况,为后续全基因组精细图谱绘制打下基础。研究以已知基因组大小的三裂叶薯(Ipomoea triloba L.)为对照,运用流式细胞术对马鞍藤基因组大小进行初步预估;使用二代高通量测序技术(Illumina Hiseq2500)对马鞍藤基因组进行survey评估,测序深度30×,利用生物信息学方法估算马鞍藤GC含量(即鸟嘌呤和胞嘧啶所占比例)、杂合率、重复序列等基因组概况。结果表明:流式细胞术估算马鞍藤基因组大小为1012.704±17.37 Mb;经全基因组Survey测定获得马鞍藤有效数据为21.71 Gb,基因组大小经修正后估算为1041.65 Mbp;通过K-mer分布曲线估算马鞍藤基因组中重复序列所占比率为74.52%,杂合率为0.99%;经初步组装后,GC平均深度及含量分布存在异常,出现分层的现象,这可能与马鞍藤基因组杂合率较高有关。本试验首次报导甘薯属耐盐植物马鞍藤基因组大小及特征信息,为马鞍藤进一步的全基因组深度测序和甘薯耐盐基因挖掘打下基础。     

人类基因组学的新战略：全基因组随机测序

人类基因组学的新战略：全基因组随机测序吴家睿（中国科学院上海生物化学研究所,上海２０００３１）关键词人类基因组ＤＮＡ测序遗传图谱物理图谱人类基因组计划（ＨＧＰ）的战略构想是,以“作图”（Ｍａｐｐｉｎｇ）为测序的基础。也就是说,首先将人类的整个基因组一...     

应用生物信息学技术对植物表达序列标签(EST)的大规模分析

目前 ,一些基因组较小的植物 (如拟南芥 ,水稻等 )的全基因组已经基本完成测序 ,较大基因组的测序工作则主要集中在基因组中表达基因的测序上 ,表达序列标签 (EST)计划由此产生。研究表明 ,对EST进行大规模研究已成为功能基因组学研究的最佳途经之一。本文着重介绍和讨论应用生物信息学技术对植物EST数据的大规模分析。     

高通量测序技术在农作物全基因组序列测定中的应用概览

近几年飞速发展的高通量测序技术(next generation sequencing,NGS)在生命科学研究的各个领域充分展现了其低成本、高通量和应用面广等优势。在现代农业生物技术领域,利用高通量测序技术,科学家们不仅能更经济而高效对农作物、模式植物或不同栽培品种进行深入的全基因组测序、重测序,也可以对成百上千的栽培品种进行高效而准确的遗传差异分析、分子标记分析、连锁图谱分析、表观遗传学分析、转录组分析,进而改进农作物的育种技术,加快新品种的育种研究。其中,获得农作物的全基因组序列是其他研究和分析的基础。本文通过介绍近年来发表的一些利用高通量测序技术进行的农作物全基因组测定和组装的工作,展示高通量测序技术在现代农业生物技术领域的广泛前景以及其建立起来的研究基础。     

二代测序技术在烟草中的应用进展

二代测序技术由于通量高、读长适中、错误率较低及成本低等优点而备受广大科研人员的青睐。本文从7种烟草属植物的基因组测序、宏基因组测序、转录组测序及烟草病毒的检测与鉴定等4个方面对二代测序技术在烟草中的应用进展进行了详细的综述,并在此基础上对二代测序技术及三代测序技术在烟草行业中的应用前景进行了展望,以期为相关领域研究者提供新的思路。     

印度血桐与中平树基因组调查及SSR分子标记分析

印度血桐与中平树是大戟科血桐属植物,该属植物具有多种药用价值,被广泛应用于民间医学中许多疾病的治疗,这两种植物种子中含有的神经酸也引起了研究者的高度关注。为确定适合印度血桐与中平树的全基因组测序研究策略,该研究采用二代高通量测序技术,结合生物信息学的方法首次测定了印度血桐与中平树的基因组大小、杂合率、重复率等基因组信息并初步分析了两种材料的SSR序列特征。结果表明:(1)印度血桐与中平树的基因组大小分别为986.84和946.23 M。(2)印度血桐与中平树的杂合率分别为0.75%和0.65%,重复序列比例分别为73.02%和71.5%。(3)通过对2种材料基因组序列的SSR特征分析,在印度血桐中共鉴定了4 499 185个SSR,在中平树中共鉴定了4 969 098个SSR。该研究结果为印度血桐与中平树SSR分子标记的筛选、开发以及全基因组深度测序提供了理论指导。     

甜菜夜蛾为害芦笋

<正> 甜菜夜蛾 Laphygma exigua(Hubner)是一种杂食性害虫。笔者自1987年以来在江西对芦笋病虫害发生情况进行了田间调查,发现甜菜夜蛾是芦笋最主要的害虫。该虫在临川县芦笋田约发生5代。第1代发生在5月下旬至6月中下旬,虫量少,为害轻。第2代在6月下旬     

罗汉果全基因组Survey分析

罗汉果是广西特有药用及甜料植物,其主要成分之一甜苷V作为天然、非糖甜味剂,具有广阔的开发前景,但罗汉果目前完全来自于栽培,适生区狭窄,连作障碍严重,加之含量低导致甜苷V生产成本居高不下,严重限制了其应用。为了减少盲目性,在大规模全基因组深度测序之前,先做低覆盖度的基因组Survey测序,评价基因组的大小及复杂程度,以确定适合该植物全基因组的测序研究策略。该研究采用第二代高通量测序技术(Illumina Hiseq TM 2000)首次测定了罗汉果基因组大小,并利用生物信息学方法估计罗汉果杂合率、重复序列和GC含量等基因组信息。结果表明:(1)获得了18.1 Gb罗汉果基因组测序数据,基因组大小估计为344.95 Mb左右,测序深度为52×;(2)从K-mer分布曲线发现罗汉果基因组有明显的杂合峰,杂合率达1.5%,基因组高杂合导致组装的结果中Contig N50和Scaffold N50的长度比预期的要短很多,还造成GC平均深度及含量分布明显异常,存在一个低深度分布区域。基因组主峰后面有微弱的重复峰,说明罗汉果存在较多的重复序列;(3)由于罗汉果存在高杂合率和重复序列较多的特点,该基因组测序分析仅采用全基因组鸟枪法(WGS)策略不合适,为了更好地对全基因组进行序列拼接和组装,可尝试结合采用Fosmid-to-Fosmid或BAC-to-BAC策略。该研究结果对于揭示罗汉果产量、有效成分含量、发育及抗病虫的分子机制,以及通过分子育种来提高甜苷V含量和降低生产成本具有重要意义,为全基因组测序策略的选择提供了依据。     

基于高通量测序的植物群体基因组学研究进展

作为群体遗传学一种新的表现形式,群体基因组学是将基因组概念和技术与群体遗传学理论体系相结合,通过覆盖全基因组范围内的多态位点的分布式样推测位点特异性效应和全基因组效应,从而提升人们对微进化的理解。近年来,随着第二代高通量测序技术的出现和改进,完成基因组测序的植物种类迅速增加,大规模的重测序也随之开展。与此同时,在一些尚未完成基因组测序的植物物种中,也开展了一些平行测序。这些重测序和平行测序极大地促进了群体基因组学的发展,加深了人们对相关植物种群在基因组水平上的遗传多样性、连锁不平衡水平、选择作用、群体历史及复杂性状的分子机理等群体基因组学方面的认识。本文简要介绍了群体基因组学的概念、研究方法等,重点综述了基于高通量测序的植物群体基因组学的研究动态,展望了植物群体基因组学的发展前景并讨论了存在的问题,以期为相关研究提供借鉴和参考。