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动植物基因组 de novo 测序

技术简介

基因组从头测 (de novo sequencing),是指不依赖参考序列信息对某个物种的 DNA 进行从头测序和拼接、组装,从而获得该物种的全基因组序列图谱。采用该技术,可以更好地了解个体遗传特征,为该物种的后基因组学研究奠定坚实基础。

技术路线

 

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样品要求

(1) 样品类型:单倍体、纯合二倍体或杂合率低于 0.5% 的二倍体基因组 DNA 样品;

(2) 样品需求量:小片段文库 ≥1 µg;2 Kb~6 Kb 大片段文库  ≥20 µg;10 Kb 大片段文库  ≥30 µg;20 Kb 40 Kb
片段文库 ≥60 µg;完成全基因组测序样品 DNA 量需求约为 500 µg~1 mg

(3) 样品浓度:小片段文库 ≥30 ng/µL,大片段文库 ≥133ng/µL

(4) 样品纯度:OD260/280=1.8~2.0;无蛋白质、RNA污染或肉眼可见杂质污染;

(5) 样品质量:基因组完整。

技术参数

推荐数据量:

简单基因组:100-150x, 复杂基因组:200-300x

服务周期: 6 个月以上(视基因组情况而定)

信息分析:

(1) 原始测序数据质量控制,包括去除接头污染,N 含量较多和低质量的 reads

(2) 基因组组装;

(3) GC 含量分布分析和深度分析;

(4) 染色体区域和基因区域覆盖度评估;

(5) 基因组注释,包括重复序列注释,基因结构预测,基因功能注释和 non-coding RNA 注释;

(6) 基因组进化分析:基因家族鉴定,系统发育树构建,基因组共线性分析,物种分歧时间估算等。

案例分析

游隼和猎隼全基因组测序分析捕食生活方式的进化[1]

研究背景

作为顶级食肉动物,隼形目具有独特的形态、生理和行为适应性,使得它们能够成为成功的捕食者。游隼还被被誉为"世上最快的动物"。

研究目的

为了解游隼和猎隼捕食性的进化基础,分别对这两种猛禽进行了全基因组测序及分析。

研究结果

分析表明游隼和猎隼约在 210 万年前共享一个祖先,经与鸡、斑胸草雀基因组比较后,发现游隼和猎隼基因组中大片段重复相对较少,还不到基因组的 1%;转座子组成与斑胸草雀最为相似。此外,在鸡和斑胸草雀中存在的嗅觉受体 γ-c  簇基因扩张,在游隼和猎隼并不存在,研究人员认为这有可能与游隼和猎隼依赖于视觉定位猎物有关。一般所有的鸟类基因组中都存在基因损失,但游隼和猎隼的基因丢失要比基因获得严重很多。


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图1. 5 种鸟的比较基因组分析


(a )单拷贝直系同源基因的 4 倍兼并位点构建系统发育树。

(b) 韦恩图展示 5 个物种共有和特有基因家族。红色:游隼;粉色:猎隼;浅蓝色:鸡;橙色:火鸡;绿色:斑胸草雀。

(c) 5 个物种嗅觉受体基因氨基酸序列构建 NJ 树。

参考文献

[1].  Xiangjiang, Zhan. et al. Peregrine and saker falcon genome sequences provide insights into evolution of a predatory lifestyle. Nature Genetics 45,563–566, doi:10.1038/ng.2588 (2013).


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