早在40年前,一代Sanger测序的出现,作为历史性的转折点,首次破译人基因组序列;第二代测序(NGS)的发展,使得测序变得更快,更便宜,然而NGS具有自身的缺陷,其中最显著的是其测序读长短,这成为基因组denovo中最大的障碍;近几年来逐渐兴起的三代测序技术(TGS)其获得高质量的测序数据的同时,在测序读长上具有重大突破(二代NGS测序无法跨越高重复,高杂合区域,所以不利于后续基因组的组装);三代(TGS)测序中可以很好的解决了高重复,高杂合基因组的组装难题,使得基因组组装指标实现从Kb到Mb的跨越。目前最广泛应用的是PacBio三代单分子荧光测序和Nanopore三代单分子纳米孔测序。

图1 三代Nanopore测序Long reads解决高重复(A)和高杂合(B)基因组组装[1]

PacBio三代单分子荧光测序

北京赛车pk10投注利用与二代测序相同的边合成边测序的原理,而并不预先进行PCR扩增,有效的解决了二代测序建库过程中需要PCR扩增所产生的偏好性和错误的问题,可通过检测单个 DNA分子的合成所产生的信号来进行测序,目前主要测序平台为PacBio RSII和PacBio Sequel。

图2 三代PacBio建库测序原理[1]

自2015年利用纯三代测序技术(PacBio)组装复活草基因组[2]后(Contig N50=2.4 Mb),随后有成功组装出藜麦[3]等物种基因组,使得三代测序成为目前动植物基因组denovo中最主流的技术。
PacBio纯三代基因组组装案例(一):

PacBio纯三代基因组组装案例(二):

Nanopore三代单分子纳米孔测序

Oxford公司的Nanopore测序技术借助单个分子通过纳米孔时引起孔两侧电位差来实现信号检测,纳米孔的直径仅允许单个核苷酸聚合物通过,而ATCG四种碱基的带电性质不同,因此通过电信号差异特征即可检测出通过纳米孔的碱基类型,从而实现测序,目前主要测序平台为Nanopore MinION、Nanopore GridIONx5、 Nanopore PromethION。

图3 三代Nanopore建库测序原理[1]

随着近2年Nanopore三代测序平台的兴起,因其便携性,测序成本低,测序读长长,数据产出多等优点,所以成为后续取代PacBio平台的最佳平台,尤其可以在低成本,高质量的前提下,完成对大基因组物种基因组的破译,因此成为了三代基因组组装测序的最佳利器,同时自2017年至今,已发表了小丑鱼[4],野生番茄[5]等多篇基因组文章。

Nanopore三代基因组组装案例(一):

北京赛车pk10投注Nanopore三代基因组组装案例(二):

 

图4 三代测序平台PacBio和ONT测序平台的比较[1]

百迈客三代基因组denovo测序平台

百迈客生物科技分别于2015年引进Pacbio测序平台,2017年引进Nanopore测序平台,成为国内基因组denovo测序平台最多的公司之一,公司成立9年至今,在动植物基因组denovo中积累了丰富的项目经验,具有多篇Nature级别文章发表,成为国内基因组测序的首选公司之一。

PacBio测序平台

Nanopore测序平台

参考文献:

(1)Erwin L D, Yan J, Delphine N, The ThirdRevolution in Sequencing Technology. Trends in Genetics(2018).(2)VanBuren R, Bryant D, Edger PP., et al. Single-molecule sequencing ofthe desiccation-tolerant grass Oropetium thomaeum.Nature(2015).
(3)Jarvis DE, Ho YS, Lightfoot DJ, et al.The genome of Chenopodium quinoa [J].Nature(2017).
(4)Mun H T, Christopher M A, Michael P H.,et al. Finding Nemo: hybrid assembly with Oxford Nanopore and Illumina readsgreatly improves the clownfish (Amphiprion ocellaris) genome assembly. GiGaScience (2017).
(5)Maximilian S, Alexander V, Alisandra K,et al. De Novo Assembly of a New Solanum pennelliiAccession UsingNanopore Sequencing. The Plant Cell(2017).

 

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