Life Technologies在中国推出台式基因测序仪,实现1000美元解码人类基因组

2012年3月28日,总部位于美国加利福尼亚州的生命科学厂商Life Technologies公司（NASDAQ：LIFE）今日宣布在中国推出新的台式基因测序仪Ion Proton。借助该技术产品,只需1000美元即可在一天时间内完成个人全基因组测序。     

微生物全基因组测序研究进展

本文综述了近年来大规模微生物基因组核酸序列测定的最新研究进展,介绍微生物全基因组测序的基本方法、序列的收集组装,序列缺口的填补,以及序列资料的计算机分析整理。大规模基因组测序完成后,未来面临的更大挑战是在ＤＮＡ序列基础上认识微生物的完整生物学功能。为此本文也介绍了有关基因功能分析的新技术,并对微生物基因组功能分析的未来发展作了展望。     

微生物基因组全序列分析进展

目前已测定了１３种微生物的基因组全序列，为追踪生物进化网络提供了宝贵信息，本文综述了已经取得的重要成果，并提出进一步研究的意见。     

基因鉴定集成法:全基因组基因表达研究的新策略

人类基因组包含的核苷酸数目庞大,基因鉴定（识别）的技术策略是基因克隆研究至为重要的基础。在全基因组基因表达分析策略方面,已相继建立了ｍＲＮＡ差异显示、代表性差异分析、抑制性消减杂交、基因表达系列分析和ｃＤＮＡ微阵列等技术。基因鉴定集成法是新近在综合上述技术的优缺点的基础上建立的全基因组分析新策略,具有充分利用生物基因信息数据库进行基因鉴定（识别）,并能提高稀有拷贝基因鉴定效率的优点。本文简要介绍其     

微生物基因组序列测量及其重大意义

微生物基因组测序不仅可使人们更好地了解病原微生物的致病机制以及它们与宿主的相互关系,促进寻找更灵敏及特异的病毒原微生物的诊断,分型手段,而且为临床筛选有效的药物及发展疫苗提供参考,此外,它还能提高对人类相关基因功能的认识,为探讨人类遗传性疾病机制提供参考,本文就微生物序列测定重大的理论及应用价值作一简要概述。     

致病性大肠杆菌全基因组测序及毒力基因分析

为了研究导致致病性大肠杆菌致病力差异的主要因素,本试验以分离自仔猪腹泻样的五株致病性大肠杆菌(P211、P555、P32、P444和P111)和两株参考大肠杆菌(S10670、E24190)为实验材料,通过小鼠感染试验鉴别菌株的致病力,并对菌株进行全基因组测序,分析菌株基因组.结果显示,强毒株S10670和E24190...     

四个竹秆变异毛竹变型的全基因组序列分析

毛竹是我国重要的经济竹种,在长期栽培适应过程中产生了丰富的变异。为揭示毛竹竹秆变异变型的全基因组突变类型,以黄皮毛竹、金丝毛竹、绿皮花毛竹和花毛竹4个毛竹变型为实验材料,采用高通量重测序技术获得全基因组序列,进行单核苷多态性(SNP)、小片段插入缺失(InDel)和结构变异(SV)检测和注释,并将变异基因进行功能注释。结果表明:花毛竹基因组检测得到的基因变异数最多,为12 555个; 金丝毛竹样品变异位点数最少,为11 923个; 4个样品都有7 000多个变异基因得到功能注释。GO注释分类包括细胞组件、分子功能和生物过程三个基因功能分类体系的56个功能组。在细胞组件方面,叶绿素合成相关基因有2 431个; 在生物过程方面,参与类胡萝卜素合成过程的基因有75个,参与花青素合成过程中的调控以及紫外光下组织中花青素积累的相关基因有80个。COG分类表明参与复制、重组和修复的基因数为369个,信号转导机制的基因数为291个,转录的相关基因为222个。通过KEGG数据库系统地分析变异基因参与的黄酮类、类胡萝卜素等物质代谢合成途径。深入研究这些差异基因的调控途径,从DNA水平上解释竹秆的变异机制,可为深入研究毛竹种内丰富的多态性和遗传变异提供数据支持,阐析不同变异类型的基因家族、功能基因等遗传基础。     

基因测序技术的发展以及对个体化用药水平提高的影响

自基因测序技术发明之时起,就已开始运用在生命科学的研究中,对揭示生命本质的研究起到了关键作用。基因测序技术的运用推动了生命科学的发展,并由此引申了更多的科学问题;人们对未知领域的渴求又推动了基因测序技术的进步,发展出更高速、更低价的新技术。随着测序技术的逐步应用,临床个体化用药的水平有了极大的提高。基因测序技术目前已经成功应用于遗传基因多态性标志物的筛选中,使基因导向的合理用药成为可能;还成功应用于疾病组织突变位点标志物的筛查中,使肿瘤靶向用药成为可能;在病原体耐药基因突变检测中的应用,使基于细菌或病毒耐药突变的个体化用药成为可能。随着测序技术向更高通量、更高精度、更低成本的方向发展,基于基因检测的个体化健康时代将会到来。     

10株铜绿假单胞菌的全基因组序列分析

目的 了解不同分离来源铜绿假单胞菌的全基因组基本特征,以此分析基因组多态性及其遗传进化关系。方法 选择10株医源性和食源性来源的铜绿假单胞菌代表性菌株,应用Solexa高通量测序技术对其进行全基因组测序,以此进行多位点序列分型(multilocus sequence typing, MLST),比较各菌株基因组中携带的耐药基因、毒力基因及插入序列(insertion sequence, IS)元件,并通过比较基因组学分析方法拟合泛基因组和核心基因组积累曲线,筛选核心基因SNP构建系统发育分子进化树。结果 10株菌的基因组从6.3～7.0 Mbp大小不一,包含5 868～6 598个基因,平均G+C含量为67.1%;发现10个菌株各具不同的ST型。在这10个菌株的基因组中,共检测到75种耐药基因,包括抗β-内酰胺酶类、抗氨基糖苷类、抗氟喹诺酮类等;共发现188种毒力基因,不同来源菌株间无明显差异;各菌株之间IS元件种类和数量差异较大。分析发现,铜绿假单胞菌具有开放型泛基因组和稳定型核心基因组;10株菌可分为3个进化分支,且不同分离时间和来源无明显相关性。结论 本研究获得10株不同分离来源的铜绿假单胞菌的全基因组序列,初步证实食品及患者分离来源菌株基因组数据无明显相关性,为后续铜绿假单胞菌的分子流行病学和致病性机制研究提供数据参考。     

导读

本期主要聚焦于植物生物工程研究及应用方面,涉及基因编辑作物的产业化应用、组学技术对生物学问题研究的指导、植物生物合成途径关键酶的解析以及农业土壤中生物传感器的应用等方面。随着科技的不断进步,这些研究成果有望进一步提高植物生产能力,保障粮食供应,服务于人类的健康和生活环境的改善。     

New and emerging genomics-based approaches in crop breeding

Rapid progress in genome sequencing has enabled developments of new powerful approaches for fast-forward genetic study.Sequencing-based genotyping and genome-wide association mapping advanced crop functional genomic study. Genome sequence information can be applied in various ways for crop improvement.One of the goals of this special issue is to review the progresses of developments of functional genomics     

新书介绍

基因测序实验技术 本书是关于基因测序技术的一部综合性著作。全面覆盖基因测序发展、RNA测序、DNA测序、基因组测序和拼接以及基因测序的应用等。本书不仅较详细地阐述了有关技术的具体操作和程序,更着力于对各种技术的基本原理及其相关理论基础进行深层次的剖析。本书可以作为生命科学特别是分子生物学相关领域工作者的实验室必备参考工具书,同时也可供医学基础等相关专业师生及科学工作者参考。     

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。     

高产吲哚乙酸东乡野生稻内生微杆菌KlspL18分离及鉴定

【目的】对分离自东乡野生稻叶组织的高产吲哚乙酸菌株KlspL18进行分类学鉴定。【方法】采用菌株形态、生理生化指标结合16S rRNA基因序列同源性比对以及全基因组测序等方法,对该菌株进行多相分类鉴定,并采用高效液相(HPLC)法测定其产吲哚乙酸的产量。【结果】菌株KlspL18为革兰氏阳性、不形成孢子的棒杆状,接触酶实验阳性,其温度、NaCl浓度和pH值生长范围分别为15–40℃ (最适为28℃)、1%–10%(最适为1%)及6.0–11.0 (最适为7.0),能利用多种糖和有机酸作为碳源。菌株细胞壁氨基酸主要为鸟氨酸,细胞壁多糖为半乳糖和甘露糖,极性脂类为二磷脂酰甘油、磷脂酰甘油和2种未鉴定的糖脂,细胞脂肪酸主要为anteiso-C15:0 (30.33%)、anteiso-C17:0 (31.53%)和iso-C16:0 (14.32%),萘醌类主要为MK-10和MK-11。16S rRNA基因序列分析表明,该菌株与Microbacterium proteolyticum RZ36T相似度为97.64%;全基因组测序分析显示,其G+C含量70.2%,与近缘标准菌株核苷酸同源性(A...     

蜜蜂全基因组出笼前后

在2006年10月26日,期待已久的蜜蜂的基因组序列在英国杂志《自然》上发表了。这一事件对于全世界蜜蜂生物学家来说,标志着蜜蜂研究“后基因组时代”的开始。这一重大项目由倍乐医学院完成,耗资800万美元,历时2年。而实际上对于基因组的注释又经过近2年的时间,由代表15个国家、来自64个实验室的170名科学家完成。这一等待是值得的基因组序列最终发表后,生物学家通过互联网能做他们自己的“数据采掘”,用这一可得的公共资源验证自己的假说。事实上,在蜜蜂基因组文章在《自然》上发表的当周,其姊妹刊上发表的约50篇相关论文中,有一半以上是基于生物信息学的研究,这些刊物包括《科学》、《基因组研究》、《美国国家科学院院报》及《昆虫分子生物学》。蜜蜂与人类享有一些共性劳动分工,复杂的通信系统包括语言,发达的保卫和防御系统,精妙的建筑以及为了共同利益自我牺牲的特点。由于有这些共性,蜜蜂基因组的发表将使科学家不仅能够深入研究蜜蜂生物学,而且能深入了解我们人类自身的生物学。     

基于极端混合池（BSA）全基因组重测序的羽衣甘蓝白色叶基因定位

筛选羽衣甘蓝白色叶形成相关的关键基因和位点以及心叶颜色性状的遗传规律,以羽衣甘蓝红叶亲本WR、白叶亲本WB及其构建的F2分离群体为试验材料,从F2群体中挑选红叶和白叶植株各20株,分别构建2个DNA混合池,对子代混合池和亲本分别开展50×和20×覆盖深度的全基因组重测序,定位白叶性状关联区间,并根据基因注释信息预测候选基因。结果表明,重测序获得3 987 718个单核酸多态性（SNP）标记,获得位于第2、3和9染色体的8个显著关联区间,根据基因注释和功能分析,筛选到8个候选基因（Bol030253、Bol029431、Bol012077、Bol007709、Bol030318、Bol030235、Bol030286和Bol005195）。将8个基因确定为羽衣甘蓝白叶的候选基因,可能在羽衣甘蓝叶片颜色形成过程中起着重要作用。     

兔出血症病毒（RHDV）WHNRH株的分离鉴定及基因组全序列的测定与分析

从发病长毛兔中分离鉴定了兔病毒性出血症病毒WHNRH株。参考GenBank中已登录的RHDV毒株序列对RHDV WHNRH分离株进行了全基因组序列测定与分析。设计5对扩增区段相互重叠的RHDV特异性引物,扩增除5′和3′末端以外的序列,采用设计锚引物的5′RACE方法以及针对RHDV 3′末端的polyA结构设计引物获得了RHDV WHNRH株的5′和3′末端序列。胶回收各PCR产物,连接pMD 18-T克隆载体,测得RHDV WHNRH分离株的基因组全长为7437nt(不包括polyA),与GenBank公布的全部共6株RHDV全基因序列进行同源性比较分析,同源性在89.0%~97.1%之间,ORF1同源性为89.0%~97.1%,编码氨基酸序列的同源性为95.2%~98.7%;ORF2的核酸苷序列同源性为92.1%~97.7%,编码氨基酸序列的同源性为94.1%~96.6%。     

纳米孔测序技术在环境微生物研究中的应用

高通量测序技术是研究环境微生物的有效手段,而以纳米孔测序为代表的第三代测序技术以其测序读长长、测序速度快、测序数据实时监控、仪器方便携带、无GC偏好性、无需经过PCR扩增等显著优势有力推动了环境微生物研究的发展.本文对纳米孔测序技术的技术原理和特点进行了简要概述,重点介绍了纳米孔测序技术在环境微生物扩增子测序、宏基因组...     

GWAS研究大肠杆菌和金黄色葡萄球菌种间互作进化机制

【目的】通过实验室培养模拟自然环境微生物相互作用,进而找到影响细菌基因型和表型的基因。【方法】将大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在实验室条件下进行单独培养和两两混合培养并连续转接,通过得到的数量表型与最大生长速率表型做全基因组关联分析(GWAS),对得到的与表型相关的SNP进行注释与分析。【结果】162个SNP位点影响到大肠杆菌原始菌株与共培养菌株的生长,36个SNP位点影响大肠杆菌菌株在单独培养和共同培养的生长。总共有85个SNP位点影响金黄色葡萄球菌的原始菌株与单独培养。其中5个基因在之前文献中已有报道。对影响不同时间点细菌数量变化形状的SNP位点进行功能注释,大肠杆菌中有706个与生长性能相关。金黄色葡萄球菌中,129个和不同的生长性能相关。大肠杆菌SNP位点的13个基因在之前的研究中已有报道。【结论】混合培养和单独培养都检测到与生长相关的显著基因,本研究表明了GWAS在研究细菌互作进化机制方面的潜力。