微生物全基因组测序组装中的g印填补方法

目的：研究和开发高通量测序全基因组组装过程中的填补gap的方法。方法：研究组装软件的算法,使用Perl语言编写自动填补gap的程序,并建立全基因组组装的流程。结果：提出了填补gap的末端延伸法,并使用Perl语言进行了编程;在对立克次体高通量测序的组装过程中,这些方法能大大减少gap的数量。结论：本研究提出的末端延伸法能够高效填补全序列组装过程中出现的gap,具有很强的实用性。     

《PLoS遗传学》：脑癌细胞系全基因组测序完成

美国加州大学洛杉矶分校琼森综合癌症研究中心的科学家在1月29日的《公共科学图书馆·遗传学》（PLoS Genetics）专刊上发表论文指出,他们首次完成了脑癌细胞系全基因组测序,这也是截至目前对单个癌症细胞系所做的最为彻底的测序分析。     

《PLoS遗传学》：脑癌细胞系全基因组测序完成

美国加州大学洛杉矶分校琼森综合癌症研究中心的科学家在1月29日的《公共科学图书馆·遗传学》（PLoS Genetics）专刊上发表论文指出,他们首次完成了脑癌细胞系全基因组测序,这也是截至目前对单个癌症细胞系所做的最为彻底的测序分析。通过使用最新技术,此项测序工作得以在一个月内完成,测序成本大约为3．5万美元。     

一个被全基因组测序挽救的家庭

15岁的Noah Beery终于可以跟双胞胎妹妹Alexis Beery爬山了。对于正常健廉的家庭来说,这不是什么大不了的事情;而被病磨折磨了十几年的Beery家庭,却因为这弥足珍贵的家庭外出而激动万分。母亲RettaBeery一直坚强地从未放弃子女治疗,此时终于热泪盈眶：“这是我们从来不敢想象的画面。”     

《细胞》：科学家完成单个卵细胞的高精度全基因组测序

近日,由北京大学第三医院教授乔杰、北京大学生物动态光学成像中心教授汤富酬和谢晓亮所领导的3个研究小组,共同完成了对单个卵细胞的高精度全基因组测序。成果发表在国际著名学术期刊《细胞》上。     

全基因组测序与生物信息学分析在细菌耐药性研究中的应用

随着耐药细菌的大量出现及广泛传播,细菌耐药性成为全球备受关注的问题。耐药细菌的特征如耐药基因、毒力因子、质粒分型等以及不同菌株间亲缘关系对于细菌耐药性流行病学及分子生物学的研究有着十分重要的意义。但是传统的技术手段如聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)和脉冲场凝胶电泳(Pulsed field gel electrophoresis,PFGE)等得到的结果不够全面且精确度低,对于现有的研究存在很大的局限性。全基因组测序技术(Whole genome sequencing,WGS)和生物信息学分析(Bioinformatics analysis)由于能够快速详尽地得到耐药细菌的特征,也能更加精细地判断不同菌株间的进化关系,逐渐成为更加有效的技术手段,为耐药性研究提供了有效的帮助。因此,文中系统地介绍全基因组测序分析流程中的各个步骤,主要包括文库构建、平台测序以及后期数据分析三大方面的不同方法和其相应的特点,期望相关研究人员对此能够有更全面的了解,并得到一定的帮助。     

黄唇鱼(Bahaba flavolabiata)的全基因组测序和基因组特征研究

黄唇鱼(Bahaba flavolabiata)为国家二级重点保护野生动物、IUCN(世界自然保护联盟)红色名录的极度濒危物种(CR)。基于其样本数量极其有限,全基因组研究可以提供大量与重要性状相关的功能基因和分子标记,从而揭示其重要生命现象的遗传机制。采用二代测序技术于2018年5月完成了黄唇鱼基因组精细图的测序,分析结果表明,测序得到约202 Gb的高质量数据,总测序深度约为317×;组装得到的基因组大小为637.43 Mb,Contig N50约为88 Kb,Scaffold N50约为4.65 Mb;重复序列约142.72 Mb,占比22.39%,预测得到23743个基因、920个t RNA、85个rRNA、176个假基因;98.46%的基因可以注释到NR、GO等数据库中;有67个基因家族是黄唇鱼所特有的。本研究从单碱基错误率、核心基因完整性及二代Reads比对分析3个方面对黄唇鱼基因组精细图的组装结果进行了评估,结果显示所组装的基因区的完整性较好。黄唇鱼基因组序列图谱的绘制完成,对于黄唇鱼自然资源的保护和种质资源挖掘具有极其重要的科学意义。     

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...     

甘肃口岸输入性新型冠状病毒全基因组测序和基因特征分析

新型冠状病毒（SARS-CoV-2）作为一种单链RNA病毒,可引起人类严重的呼吸道综合征。本研究对2020年3月至2021年1月甘肃口岸入境人员中经RT-PCR检测SARS-CoV-2核酸阳性的8份样本进行全基因组测序,并用MEGA11软件以邻接法构建系统发育树,以揭示甘肃口岸输入性SARS-CoV-2基因组特征和遗传进化关系。全基因组测序获得8条长度为29 252bp～29 833bp的SARS-CoV-2基因组序列,基因组覆盖度97.82%～99.77%。与武汉参考株（GISAID号：EPI＿ISL＿402119）相比,共检测到64个错义突变,31个同义突变,3个移码突变和5个非编码等位基因。按照Pangolin分型法,8株输入性毒株属于B.1和B.4谱系。系统发育树分析显示来自伊朗的2例毒株聚集于同一进化支,其他6例毒株分布于不同的进化支中,与目前全球流行的关注变异株和武汉参考株均位于不同进化分支。值得注意的是,一株2020年10月份从俄罗斯输入的B.1.1.523谱系毒株出现时间早于文献报道的2021年3月份,说明该谱系可能在2020年10月或更早就已在俄罗斯流行。     

基于全基因组测序的丁酸梭菌安全性评价

丁酸梭菌为革兰氏染色阳性专性厌氧菌,其主要代谢产物为丁酸,其次为乳酸、乙酸等有机酸,广泛分布于动物和人的肠道中。丁酸梭菌作为益生菌,在人以及动物的疾病预防、肠炎等疾病的治疗中均有良好的效果[1]。开展了丁酸梭菌全基因组测序,从耐药性、毒力基因、致病性等方面综合评价了丁酸梭菌的安全性能。结果显示,丁酸梭菌基因组DNA总长度4 709 567 bp,其中包含1条环状染色体DNA、1条环状质粒和2条线性质粒DNA。环状染色体DNA大小为3 873 131 bp,G+C摩尔百分含量为28.86%,环状质粒DNA大小为769 297 bp,G+C含量为28.33%,线性质粒1 DNA大小为49 922 bp,G+C含量为28.26%,线性质粒2 DNA大小为17 217 bp,G+C含量为27.89%。基因组中共检测到4 285个基因、87个tRNA基因、44个rRNA基因和3个sRNA基因;通过与CARD和ARDB数据库相比较,丁酸梭菌全基因组中未检测到数据库中已经收录的耐药基因及致病性相关基因的存在,分析结果为今后进行安全性评价试验奠定了基础。     

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。     

全基因组测序技术对沙门氏菌血清型和耐药性的预测能力分析

【目的】评价全基因组测序技术在沙门氏菌血清型和耐药性检测方面的应用能力。【方法】对我国1950–2015年分离的290株鸡源沙门氏菌用常规检测方法进行了血清分型和药敏试验;提取全基因组进行测序,应用SeqSero和ResFinder数据库分析沙门氏菌的血清型和耐药性;对用常规检测方法和全基因组测序分析方法得到的血清型和耐药性结果进行比较,分析两种方法所得结果的符合性情况。【结果】沙门氏菌的主要血清型为肠炎和鸡白痢(≥84.5%),常规检测方法和全基因组测序分析方法在沙门氏菌血清分型方面的总体符合率为97.6%。对11种抗菌药物的最小抑菌浓度(MIC)检测结果显示,沙门氏菌对磺胺异噁唑(39.3%)、氨苄西林(39.0%)和粘菌素(39.0%)的耐药率较高,对其他抗菌药物的耐药率较低。全基因组测序分析能够100%预测美罗培南、氟苯尼考、阿奇霉素和阿莫西林/克拉维酸的耐药性,而且对恩诺沙星、四环素、复方新诺明、氨苄西林、头孢噻呋、磺胺异噁唑的预测符合率均超过95.0%。【结论】本研究结果表明,全基因组测序技术对沙门氏菌的血清分型和耐药性的预测具有较高的准确性和敏感性,是分析沙门氏菌血清型和...     

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。     

一站式全基因组和外显子组测序数据自动分析软件(SeqMule)

SeqMule可根据调用的人类基因组和外显子组数据自动调节变量,对所有测序数据的单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism,SNP)进行分析和注释。目的:通过对两名痛风患者的实验数据进行分析,详细地为生物信息学研究人员介绍了SeqMule软件,以期为全基因组和外显子组测序数据提供一站式的分析途径。方法:基于SeqMule内置的BWA(BurrowsWheeler Aligner)、GATK(The Genome Analysis Toolkit)、SAMtools、Freebayes比对和分析工具,以两名痛风患者的DNA测序数据分析为例,本文详细地论述了SeqMule的特点及操作,并对两名患者的外显子测序数据进行了自动化比对与SNP分析。发现SeqMule优化了很多分析软件存在的一些问题,可以对外显子组和全基因组测序数据实现全面、灵活、高效地自动化分析,能更好地分析高通量测序数据,最终提升数据分析的一致性和准确性。     

正反向测序信息在全基因组序列拼接及分析中的应用

插入片段双末端正反向测序信息(double-barreled data, DB信息)已广泛应用于大基因组测序组装项目. 根据绘制籼稻全基因组工作框架图的经验, 总结了DB信息在序列组装流程中的应用, 同时, 在原有基础上提出了改进的DB信息使用方法, 包括基因组序列拼接、质量检验和重叠群的连接. 此外, 进一步提出了DB信息在下游数据分析过程中新的应用, 包括利用DB信息获得基因组文库中每个克隆所包含的基因组片段的精确信息, 以及在此基础上设计低成本全基因组基因芯片的一种基因芯片设计新方法. 随着待测序物种的逐年增多, 相信正反向测序信息在基因组测序组装工作, 以及后续的基因组研究中将发挥越来越重要的作用.     

一株新的沙门菌烈性噬菌体IME-SAL1的分离、全基因组测序和比较基因组分析

目的:分离鉴定一株沙门菌的烈性噬菌体,观察其形态大小,完成全基因组测序,分析其基因组结构和进化关系,为治疗沙门菌感染提供新的策略和实验依据。方法:以沙门菌SAL95作为指示菌从医院废水中分离噬菌体,分离到的噬菌体经浓缩和纯化后采用透射电镜观察其形态大小,提取噬菌体的基因核酸并完成全基因组高通量测序,分析其全基因组的结构特征,通过比较基因组分析研究其进化关系。结果:从解放军307医院未经消毒处理的废水中分离到一株烈性沙门菌噬菌体。电镜观察显示,该噬菌体头部呈立体对称,有一不收缩的长尾。其基因组全长113 183 bp,比较基因组分析确定该噬菌体为一株新的沙门菌噬菌体,命名为IME-SAL1。结论:从医院废水中分离到一株烈性沙门菌噬菌体IME-SAL1,研究了该噬菌体的分类、基因组结构、进化关系,可为其实际应用提供参考。     

利用人类全基因组亚硫酸氢盐测序数据检测CNVs的研究

DNA甲基化异常可能导致拷贝数变异(copy number variants,CNVs)的发生,而CNVs的发生又可能改变DNA甲基化水平。全基因组亚硫酸氢盐测序(whole genome bisulfite sequencing,WGBS)技术能够获得DNA水平的测序数据,具有挖掘CNVs的潜力和优势,但利用WGBS数据挖掘CNVs的效果尚不清楚。本研究选取了5款检测CNVs不同策略的软件(BreakDancer、cn.mops、CNVnator、DELLY、Pindel),基于人类的真实(2.62 billion reads)和模拟(12.35 billion reads)测序数据,进行150次CNVs检测,评估CNVs检出数量、精确率、召回率、相对检出能力、内存占用和运行时间等指标,旨在讨论利用WGBS数据检测CNVs的最佳方案。基于真实WGBS数据,Pindel检出缺失型和重复型CNVs的数量最多,CNVnator对缺失型CNVs的检测精确率最高,cn.mops对重复型CNVs的检测精确率最高,Pindel对缺失型CNVs的召回率最高,cn.mops对重复型CNVs的召回率最高...     

中国柯萨奇病毒B5的全基因组测序及其序列分析

本文对我国首株与手足口病相关的柯萨奇病毒B5(01/CVB5/SD/CHN/09,CVB5/09)进行了基因组测序并与现有的相关序列进行了比较和进化分析。CVB5/09基因组长7399nt,共编码氨基酸2185aa,与现有的CVB5基因组核酸序列相似性在80.6%～85.3%之间,氨基酸序列相似性在96.1%～96.9%。进化分析发现,利用不同的基因组片段P1、P2和P3区构建的进化树中,CVB5/09分别处在不同的进化分支上,不同基因组片段有着不同的进化速率。Simplot相似性分析没有发现基因组有明显的重组发生。本文完成了我国第1株柯萨奇病毒B5全基因组序列的测定,通过与其它相关病毒的比较分析深入了解其遗传特征,以期为手足口病的流行病学调查和预防控制提供有价值的信息。     

藤黄节杆菌ATCC21606的全基因组测序及序列分析

藤黄节杆菌(Arthrobacter luteus, A. luteus) ATCC 21606是一种革兰氏阳性短杆状的放线菌。该菌分泌的溶菌酶(Lyticase)能够有效裂解酵母细胞壁,同时能分泌限制性核酸内切酶AluⅠ和热稳定的黄嘌呤氧化酶,但目前还没有该菌株的全基因组序列相关的报道。本研究首先通过对A. luteus ATCC 21606菌株的基因组进行高通量测序;再利用SOAPdenovo、GeneMarks等软件对基因组进行组装和组分分析;接着与COG、GO、KEGG、NR、Swiss-Prot和CAZy数据库比对进行基因功能注释;并利用antiSMASH软件进行次级代谢产物合成基因簇预测;最终得到大小为4 209 480 bp的全基因组序列,GC含量为74.68%,共预测到编码基因3 741个。基因序列已提交至美国国立生物技术信息中心(NCBI)的GenBank数据库,登录号为RQIK000-00000。本研究首次报道了A. luteus ATCC 21606的全基因组序列,为后续该菌株的功能基因、代谢产物合成途径及比较基因组学等相关研究提供基础。