基于第二代测序技术的基因资源挖掘

转录组研究一直是生命科学研究的一个重要方向,在第二代测序技术问世以前,已经产生了一些行之有效的转录组研究方法,但这些方法存在一定的局限性。第二代测序技术的出现不仅使转录组研究很快进入了高速发展期,同时也为遗传资源的挖掘提供了一套全新的技术平台。本文简要介绍了第二代测序技术的化学原理和特性,重点阐述了利用第二代测序技术进行转录组测序,从而在此基础上挖掘遗传资源的研究。     

基于短序列测序数据的四倍体拟南芥转录组研究

为了促进对四倍体拟南芥(A.suecica)的研究,阐明多倍体植物在染色体加倍过程中遗传物质的变化,从而在分子层面上解释多倍体植物的环境适应和进化机制,描述了一套基于第二代测序技术的转录组短序列组装和生物信息学分析方法.通过对23 000 000条来至于Illumina测序平台的序列数据进行SOAPdenovo组装,以...     

第二代测序在检测人类基因突变中的应用

很多的人类疾病与基因突变有关,基因突变在疾病的诊断和治疗中起到了至关重要的作用.第二代高通量测序,其特点为通量高、速度快、成本低,给检测基因突变带来了革命性的变化.该技术检测基因突变的流程简单,研究人员运用全基因组从测序,目标基因组测序以及转录组测序能够实现基因突变的全方位、高准确的检测.     

基于第二代测序数据识别肿瘤基因突变的工具比较

使用第二代测序数据来发现癌细胞中的基因组突变,一直是很重要的科学应用问题。此研究使用一个癌症病人的大量数据,评估了甄别基因组突变的几个现有工具。经过比较各工具的方法和正确率,本文发现各自都有自己的优点和缺点。针对这些优缺点,本文提供一些建议,让工具使用者能更好地选择合适的工具。     

新一代测序技术的发展及应用前景

Sanger测序的提出给人类破译遗传密码提供了强有力的工具。而近几年飞速发展起来的高通量测序技术无论在成本还是效率上,都对传统测序提出了巨大的挑战。千元人类基因组计划的公布更是加快了测序研发的进程。通过下一代测序技术,科学家不仅能够绘制出各个物种的基因组图谱,还能探讨不同条件下的基因表达差异以及不同物种之间或者物种之内的序列差异,进而为传统生物学以及医学研究开辟新的视角。与此同时,随着各大测序平台的不断改进,普通实验室都有能力承担此类大型测序项目。就目前正在发展的几种高通量测序技术进行了综合阐述,并比较了各种测序技术的优缺点,最后对其应用领域作了简单介绍。     

基于高通量测序的全基因组关联研究策略

全基因组关联研究（Genome-wide association study, GWAS）是人类复杂疾病研究的重要组成部分之一,在群体水平检测全基因组范围的遗传变异与可观测性状间的遗传关联。传统的GWAS是以芯片（Array）技术获得高密度的遗传变异,尽管硕果累累,但也存在不少问题。如：所谓的“缺失的遗传力”,即利用关联分析检测达到全基因组水平显著的遗传变异位点只能解释小部分遗传力;在某些性状上不同研究的结果一致性较弱;显著关联的遗传变异位点的功能较难解释等。高通量测序技术,也称第二代测序（Next-generation sequencing, NGS）技术,可以快速、准确地产出高通量的变异位点数据,为解决以上问题提供了可行的方案。基于NGS技术的GWAS方法（NGS-GWAS）,可在一定程度上弥补传统GWAS的不足。文章对NGS-GWAS策略和方法进行了系统性调研,提出了目前较为可行的NGS-GWAS的实施策略和方法,并对NGS-GWAS如何应用于个体化医疗（Personalized medicine, PM）进行了展望。     

基于Pacbio第三代测序技术的厚朴基因组测序分析

厚朴为著名的传统药用植物,归于木兰科、木兰属,于我国广泛种植,其树皮、根皮、枝皮、叶片、花、果实均能入药或食用.为获取厚朴全基因组序列信息,该文以厚朴叶片DNA为材料,采用Pacbio Sequel第三代测序技术构建厚朴全基因组数据库,并利用生物信息学方法对获得的核苷酸序列进行组装、功能注释以及进化分析研究.结果表明:...     

ABI PGM测序平台用于细菌基因组de novo测序的评价

为了探索加快细菌基因组研究的方法,利用ABI PGM测序平台测定了1株单细胞硫还原地杆菌的基因组序列。测序共获得1.4 Gbp数据,平均读长为177 bp。通过多个拼接软件并采用合适的组装策略,得到一个完整细菌基因组3.55 Mbp和一条完整质粒序列110 kbp。测定基因组序列与参考基因组kn400序列的相似性达到94%,参考基因组91%的基因能在测定基因组中找到相似基因。通过本研究表明采用ABI PGM测序平台结合灵活的拼接策略可快速构建细菌基因组精细图谱,为进一步的功能注释及深入的信息分析提供准确的数据,大大加快研究进程。     

转录本组装与质量评价

转录本组装是基于第二代测序技术研究转录组的关键环节,其质量好坏直接影响到下游结果的可靠性,也是目前的研究热点与难点。转录本组装方法可以分为Genome-guided和de novo两类,它们在理论基础与算法实现方面各有优劣。转录本组装质量的高低依赖于PCR扩增错误率、第二代测序技术准确率、组装算法和参考基因组完整性等方面,而现有的算法还无法完全处理由这些因素带来的影响。本文从转录本组装方法与软件、影响组装质量的因素和对组装质量的评价指标等方面进行讨论,以期能指导纯生物学家对分析软件的选择。     

基于PacBio Iso-Seq红棕象甲全长转录组测序分析

[目的]建立红棕象甲Rhynchophorus ferrugineus全长转录组数据库,深入挖掘红棕象甲基因数据信息.[方法]采用高通量测序平台,利用二代测序(Illumina RNA-seq)校正三代测序(PacBio Iso-Seq)的方法对红棕象甲进行全长转录组测序,并对转录组数据进行生物信息学分析.[结果]红棕象甲全长转录组平均长度为2 302 bp,N90长度为1321 bp,N50长度为2 785 bp;经CD-Hit程序去冗余,获得转录本63 801条,主要长度范围为0.5-6 k.基因功能注释表明,在NR、Swiss-Prot、KEGG、KOG、GO、NT和Pfam数据库中,分别有50 280、40 109、47 197、33 511、27 707、27 253和27 707条转录本被注释;其中,12 508条转录本均在7个数据库中有注释,54 999条转录本至少在一个数据库有注释.此外,经鉴定或预测,获得2 184个可变剪接(AS)、66 230个SSR、2 084个转录因子(TFs)和9 618条长链非编码RNA(LncRNA).CDS长度的主要分布范围为0-2 500 nt.[结论]本研究获得了红棕象甲全长转录组数据库,为红棕象甲后续分子生物学基础研究奠定基础.     

下一代半导体测序技术在遗传性心肌病分子诊断中的应用

遗传性心肌病(Inherited cardiomyopathy, ICM)是一种常见的遗传性心脏疾病,主要由基因突变所致,是青少年和年轻运动员猝死的最主要原因之一。到目前为止,已经发现约100个基因和其致病有关,这些基因相关的变异位点具有不同的致病机制。随着临床遗传检测在遗传疾病诊断中的应用,对遗传性心肌病的分子遗传学特性及其致病机制进行深入了解,是对该病遗传诊断的关键。下一代半导体测序仪在2010年底由美国Life Technologies公司发布,其以布满微孔的高密度半导体芯片为测序基础,具有快速、经济、灵敏性好、准确率高等特点,已经应用于遗传疾病的突变筛查。文章主要对遗传性心肌病的分子遗传学特性和下一代半导体测序技术在遗传性心肌病遗传检测中的应用以及面临的挑战进行了概括总结,有助于遗传性心肌病的诊断、预防和治疗。     

Characterization of the seminal bacterial microbiome of healthy,fertile stallions using next-generation sequencing

High-throughput sequencing studies have shown the important role microbial communities play in the male reproductive tract, indicating differences in the semen microbial composition between fertile and infertile males. Most of these studies were made on human beings but little is known regarding domestic animals. Seminal bacteria studies made in stallions mostly focus on pathogenic bacteria and on their impact on reproductive technology. However, little is known about stallion commensal seminal microflora. That ultimately hinders our capacity to associate specific bacteria to conditions or seminal quality. Therefore, the aim of this study was to characterize the seminal microbial composition of 12 healthy, fertile stallion using next-generation sequencing. Hypervariable region V3 was chosen for bacterial identification. A total of nine phyla was detected. The most abundant ones were Bacteroidetes (46.50%), Firmicutes (29.92%) and Actinobacteria (13.58%). At family level, we found 69 bacterial families, but only nine are common in all samples. Porphyromonadaceae (33.18%), Peptoniphilaceae (14.09%), Corynebacteriaceae (11.32%) and Prevotellaceae (9.05%) were the most representative ones, while the Firmicutes phylum displayed the highest number of families (23, a third of the total). Samples showed high inter-subject variability. Findings previously described in other species notably differ from our findings. Families found in human such as Lactobacillaceae, Staphylococcaceae and Streptococcaceae only represented a 0.00%, 0.17% and 0.22% abundance in our samples, respectively. In conclusion, Porphyromonadaceae, Prevotellaceae, Peptoniphilaceae and Corynebacteriaceae families are highly represented in the seminal microbiome of healthy, fertile stallions. A high variation among individuals is also observed.     

二代测序技术在结核分枝杆菌研究中的应用进展

结核病是由结核分枝杆菌引起的全球第二大传染病。二代测序技术为从基因组水平研究结核分枝杆菌提供了重要的研究方法。本文从结核病流行病学、结核分枝杆菌耐药和进化及相关生物信息学等方面,介绍二代测序技术在结核分枝杆菌研究中的应用进展。     

Old can be new again: HAPPY whole genome sequencing, mapping and assembly

During the last three decades, both genome mapping and sequencing methods have advanced significantly to provide a foundation for scientists to understand genome structures and functions in many species. Generally speaking, genome mapping relies on genome sequencing to provide basic materials, such as DNA probes and markers for their localizations, thus constructing the maps. On the other hand, genome sequencing often requires a high-resolution map as a skeleton for whole genome assembly. However, both genome mapping and sequencing have never come together in one pipeline. After reviewing mapping and next-generation sequencing methods, we would like to share our thoughts with the genome community on how to combine the HAPPY mapping technique with the new-generation sequencing, thus integrating two systems into one pipeline, called HAPPY pipeline. The pipeline starts with preparation of a HAPPY panel, followed by multiple displacement amplification for producing a relatively large quantity of DNA. Instead of conventional marker genotyping, the amplified panel DNA samples are subject to new-generation sequencing with barcode method, which allows us to determine the presence/absence of a sequence contig as a traditional marker in the HAPPY panel. Statistical analysis will then be performed to infer how close or how far away from each other these contigs are within a genome and order the whole genome sequence assembly as well. We believe that such a universal approach will play an important role in genome sequencing, mapping, and assembly of many species; thus advancing genome science and its applications in biomedicine and agriculture.     

宏基因组学二代测序技术在感染性呼吸系统疾病病原体诊断中的应用进展

呼吸系统感染发病率高,早期明确感染的病原体是提高治愈率、降低死亡率的关键.目前病原体培养仍是临床病原学诊断的主要方式,但其敏感性低、耗时较长,不利于早期诊断和治疗.宏基因组学测序技术具有覆盖病原体广泛、快速、无偏倚、无需特异性扩增的优势,在鉴定罕见、混合感染、免疫抑制患者感染和常规检测方法难以检测到病原体的诊断中有较高...     

Physical map of the Azoarcus sp. strain BH72 genome based on a bacterial artificial chromosome library as a platform for genome sequencing and functional analysis

Azoarcus sp. strain BH72 is a Gram-negative proteobacterium of the beta subclass; it is a diazotrophic endophyte of graminaceous plants and can provide significant amounts of fixed nitrogen to its host plant Kallar grass. We aimed to obtain a physical map of the Azoarcus sp. strain BH72 chromosome to be directly used in functional analysis and as a part of an Azoarcus sp. BH72 genome project. A bacterial artificial chromosome (BAC) library was constructed and analysed. A representative physical map with a high density of marker genes was developed in which 64 aligned BAC clones covered almost the entire genome.