产品简介 技术流程 样本要求 案例分析 FAQ

技术简介


De novo测序即在不依赖参考基因组的情况下对某物种基因组进行从头测序、拼接和组装,从而获得全基因组单碱基精度序列图谱。全基因组序列图谱完成后,可以构建该物种的基因组数据库;为该物种的后基因组学研究搭建一个高效的平台;为后续的基因挖掘、功能验证提供DNA序列信息。


 


优势


De novo测序优势




De novo测序应用领域



动植物de novo测序  蓝色 宋+A-19.jpg

高品质染色体水平基因组组装策略




技术流程


De novo测序技术流程




产品参数


De novo测序产品参数





样本要求


De novo测序样本要求


注:若提供组织样品,则植物样本需为无菌黄化苗、组培样品或嫩叶;动物样本为肌肉、血液等脂肪含量较少的组织。尽量选择同一个体取样,以减少个体差异性对后续拼接的影响。如果动物样本的性别决定模式是XY型,则尽量选择雌性个体(XX型),如果是ZW型,则尽量选择雄性个体(ZZ型)。




案例解析


杨梅基因组测序揭示其性别决定的遗传基础


The Red Bayberry Genome and Genetic Basis of Sex Determination



动植物de novo测序  蓝色 宋+A-11.jpg




研究背景


杨梅富含花青素、VC和抗氧化物质,有美容养颜和健胃消食等功效。其性别决定机制为少数的ZW型。杨梅树为雌雄异株,雌树开雌花,结果实;雄树开雄花,不结果。但是杨梅开花还有一个奇怪的现象,就是雌树有些枝条会开雄花。

 

研究方案


杨梅基因组测序揭示其性别决定的遗传基础研究方案

 


研究结果


杨梅全基因组测序、组装、注释和生物信息学分析


基因组是一个物种所有遗传信息的总和,为了解释杨梅雌树开雄花的现象,研究团队分别选取了一株雌性杨梅(Y2012-145)和一株雄性杨梅(H2011-12进行全基因组测序,采用二代Illumina双末端测序结合三代PacBio辅助拼装的策略,Y2012-145 Illumina测序深度为278XPacBio测序深度为15XH2011-12 Illumina测序深度为48XPacBio测序深度为61X,最后用HABOT软件组装,雌雄两个杨梅树的基因组都达到了313 Mb,覆盖了杨梅基因组(323 Mb)的96.9%

 

性别特异的染色体片段


为了找到决定杨梅性别的基因,该团队又分别对100个杨梅雌株和100个杨梅雄株分别混池测序;对 3个杨梅雌株和3个杨梅雄株进行重测序分析。综合以上数据,通过生物信息学的分析在8号染色体上发现一段59 kb的雌性杨梅所特有的片段(Female specific region, FSR,这段区域包含7个预测的基因,同时也在8号染色体上发现了这些基因的旁系同源位点,它们的序列也是部分匹配的,表明FSR区域可能是来自其同源基因的复制。


图1 FSD区域两端W染色体和Z染色体的对比示意图  

DNA水平验证


DNA水平上设计了特异的分子标记,其中包括一些共显性的标记和片段有无标记分别对杨梅的亲本和mapping群体的候选区域进行PCR检测,进一步确定了该段区域是雌株所特有的区域,也确定了杨梅性别是ZW型。


图2 来自三个候选基因的性别相关标记


转录表达水平分析


基因表达水平对FSR区域基因功能进行验证。8月份杨梅的花芽开始形成,9-11月份雄蕊和雌蕊的原基开始形成,次年2月份可以分辨出花的形态,杨梅雌花首先发生在芽的顶部,雄花首先发生在芽的底部。分析雌株特有染色体片段(FSR)的候选基因的表达模式发现,4个雌株特有基因(MrCPS2MrASP2MrSAUR2MrFT2)只在雌花芽中有表达,MrCPS2MrASP28月份雌花形成起始阶段表达量达到最高值,MrSAUR2MrFT29-11月份花原基形成阶段表达量最高。


图3 雄性和磁性花芽发育过程及4个磁性特意候选基因的基因表达规律



研究结论


项研究综合了全基因组测序、混池测序和重测序等技术检测到一段59 kb的雌性杨梅所特有的染色体片段,这段区域基因的表达水平决定了杨梅花最终的发育方向,而且其表达水平受到环境因素的诱导,所以才会出现雌性杨梅开雄花的现象。



参考文献

 

Jia H M, Jia H J, Cai Q L, et al. The red bayberry genome and genetic basis of sex determination[J]. Plant Biotechnology Journal, 2018.



Q

植物基因组测序对样品取样有什么特殊要求?



A

要求对黑暗无菌条件下培养的黄化苗或组培样品取样;建议采用纯合体或单倍体材料,如为野生样本,建议采集幼嫩叶片进行建库测序。



Q

动物基因组测序对样品取样有什么特殊要求?



A

样品提取应选用性腺组织、血液等脂肪含量较少的部位并尽量选用同一个体进行取样。如果物种体积较小,单个个体所提取的 DNA 量不足一次测序反应在保证量的情况下应当尽量减少物种的个数以减少个体差异性对后续拼接的影响。建议采用纯合体样品。



Q

为什么要做 Survey?



A

通过 Survey分析可以知道基因组大小、GC 含量及重复序列等情况为后续测序、组装研究提供指导。Survey 一般建 350bp 小片段文库,测100X,数据除了用于基因组调研,还可用于基因组组装结果评估。




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