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在已知基因組的大小難度,或者有(you)調研(yan)圖結果的na)qing)況下,基于三代(dai)測序PacBio技(ji)術手段,進行基因組組裝(zhuang)和基本分析,獲(huo)得高質量基因組序列。為該物(wu)種的後基因組學研(yan)究奠(dian)定(ding)基礎。
簡單基因組︰

contig N50≧2Mb

復(fu)雜基因組︰contig N50≧1Mb。

分析內(na)容

標準信(xin)息分析

  1. 下機數據過濾(lv);
  2. 基因組組裝(zhuang);
  3. 全基因組精(jing)細注釋︰編碼基因預測;重復(fu)序列注釋和轉座元(yuan)件(jian)分類;Non-coding RNA注釋;假基因注釋;
  4. 基因功能注釋︰Nr庫(ku)注釋;KEGG代(dai)謝通路(lu)注釋;COG注釋(Gene Ontology);TrEMBL注釋;調控Motif預測;

高級(ji)信(xin)息分析

  1. 基因家族聚(ju)類,特有(you)、共有(you)基因和基因家族統計;
  2. 基因家族擴張收縮(suo)分析;
  3. 系統發育樹的構建;
  4. 物(wu)種分化(hua)時間(jian)推(tui)算(需要化(hua)石標定(ding));
  5. LTR形成時間(jian)估算;
  6. 全基因組復(fu)制事lu)jian)(一般(ban)為植物(wu)基因組的分析項);
  7. 選擇壓力(li)分析。

服(fu)務(wu)流程

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產品優勢

? ? ? ? ?百邁客公司(si)成立于2009年,深耕基因組測序領域(yu)8年之(zhi)久,

是目前國(guo)內(na)為數不多的擁有(you)基因組測序平(ping)台的公司(si),

其擁有(you)二代(dai)測序儀,三代(dai)測序儀(RS II 和sequel),光學圖譜Irys,Hi-C組裝(zhuang)技(ji)術等。

擁有(you)自(zi)主研(yan)發的領先的基因組測序和分析技(ji)術,目前已經(jing)獲(huo)得30多項發明專利(li),超過150多項核(he)心軟件(jian)著(zhu)作(zuo)權(quan)。

50+項目分析人員(yuan)

80X更高深度覆蓋

80+的項目分析案例(li)

優化(hua)的交互式報告(gao)

8年+項目分析經(jing)驗

專業(ye)而熱情(qing)的售後服(fu)務(wu)

三個分布(bu)式集群服(fu)務(wu)器

閃電般(ban)的分析速度

?NG芥菜基因組文章(zhang)

2020年02月24日 Nature Genetics 在線(xian)發表由浙江(jiang)大學種質創新和分子(zi)育種檢驗實(shi)驗室ye)惱琶鞣fang)教授、楊景華老師與北京百邁客生(sheng)物(wu)科技(ji)有(you)限公司(si)、中國(guo)農業(ye)部園藝植物(wu)生(sheng)長發育與品質改良重點實(shi)驗室、浙江(jiang)園藝植物(wu)綜合生(sheng)物(wu)學省級(ji)實(shi)驗室、中國(guo)農業(ye)科學院蔬菜和花卉(hui)研(yan)究所(suo)、北京蔬菜研(yan)究中心、西澳大利(li)亞大學等合作(zuo)研(yan)究的異源四倍體芥菜基因組,小編在此為大家深入的解讀(du)下這(zhe)篇文章(zhang)。

The genome sequence of allopolyploid Brassica juncea and analysis of differential homoeolog gene expression influencing selection.

一、研(yan)究背景

異源四倍體芥菜(AABB)屬于十字(zi)花科芸薹屬,是重要經(jing)濟作(zuo)物(wu),主要包括菜用和油(you)用芥菜兩大類群,種植範圍較(jiao)廣,經(jing)濟價(jia)值較(jiao)大。菜用芥菜主要分布(bu)在中國(guo)等東亞國(guo)家和地區,油(you)用芥菜主要分布(bu)在印度等南亞國(guo)家和地區。芥菜是“禹氏(shi)三角”中重要的一員(yuan),由白菜和黑芥雜交後加倍而來,至少發生(sheng)了三次古(gu)多倍化(hua)事lu)jian),因此非常具有(you)研(yan)究價(jia)值。但是由于其為異源多倍體,相關的全基因組測序工作(zuo)一直很(hen)難開展。來自(zi)浙江(jiang)大學、北京百邁客等單位的團隊共同合作(zuo),利(li)用最新的測序技(ji)術(PacBio+BioNano),成功的組裝(zhuang)出高質量的芥菜基因組圖譜,為進一步改良芥菜的農藝性狀(zhuang)提(ti)供了基礎,為多倍體物(wu)種遺傳育種提(ti)供了新的方(fang)向(xiang)。同時,也(ye)從多角度論證了芥菜A亞基因組起(qi)源問題(ti),揭示(shi)了多倍體亞基因組間(jian)同源基因表達與選擇機制。

二、研(yan)究方(fang)法

1、組裝(zhuang)

基于文章(zhang)設計,我們選取菜用芥菜的一個變種(榨菜),使用二代(dai)測序和三代(dai)測序相結合的方(fang)法進行初步組裝(zhuang),然(ran)後利(li)用光學圖譜進行校(xiao)正,得到了一版(ban)高質量的芥菜基因組,其中contig N50 由 28Kb 提(ti)升到61Kb ,scaffold N50 由710k 提(ti)升到1.5Mb.基因組完整性達到85%。另外我們還利(li)用二代(dai)測序技(ji)術組裝(zhuang)了一版(ban)黑芥的基因組,基因組大小為591Mb,完整度為68%。

然(ran)後利(li)用遺傳圖和光學圖譜對(dui)A、B亞基因組進行區分,整體掛載效果非常好(hao),A為91.48%,B為72.32%。利(li)用光學圖譜和遺傳圖譜對(dui)基因組進行區分,為其他(ta)多倍體物(wu)種基因組研(yan)究提(ti)供了參考。

2、基因組注釋情(qing)況

在高質量的基因組的na)qing)況下,我們采用從you)同源+轉錄(lu)組結合的方(fang)法在芥菜基因組中獲(huo)得了80050個編碼蛋白的基因,其中有(you)97.8%的基因可以注釋到Nr庫(ku)。另外黑芥基因組預測出來49826個編碼蛋白的基因,其中94.7%可以注釋到Nr。重復(fu)序列部分芥菜A基因組中重復(fu)序列比例(li)為44.25%,B為52.37%。芥菜基因組特征(zheng)情(qing)況見下圖:

三、研(yan)究結果

1、芥菜A亞基因組起(qi)源問題(ti)

芥菜的基因組是異源四倍體(AABB),在“禹氏(shi)三角”中由白菜(AA),黑芥(BB)雜交後加倍形成,在演化(hua)過程中變異類型非常豐富。問題(ti)是油(you)用芥菜的AA和菜用芥菜的AA是來自(zi)同一個亞種,還是來自(zi)多個亞種呢,這(zhe)個問題(ti)就是A亞基因組的起(qi)源問題(ti)。

如上圖,a中對(dui)芥菜A、白菜A、甘(gan)藍型油(you)菜A進行共線(xian)性分析,可以發現其是高度共線(xian)的。

我們對(dui)10個菜用的芥菜、7個油(you)用的芥菜,5個甘(gan)藍型油(you)菜基因組、27個白菜基因組(多亞種)進行了重測序分析,並繪制如上圖b中的進化(hua)樹。從b圖中可以看到芥菜全部聚(ju)在一起(qi),沒有(you)出現分散的na)qing)況,說明芥菜中A的基因組是來源于同一個亞種,屬于單系起(qi)源。

C圖中對(dui)同源物(wu)種和芥菜進行了進化(hua)樹構建,並計算了芥菜分化(hua)的具體時間(jian)為3-5萬年。

除了從群體的角度研(yan)究了芥菜亞基因組A起(qi)源問題(ti),還從PCA聚(ju)類和Fixed SNP角度驗正了單系起(qi)源的結論。

2、基因表達的dominance現象(xiang)

由于芥菜基因組是異源四倍體,也(ye)就是說基因組中存在兩套非常相似的亞基因組,那(na)麼在基因表達的過程中xiao) 揮諏教籽腔蜃檣系牡任換虻謀澩錟J絞竊趺囪哪(na)兀 且黃qi)表達,是相互抑制,還是一方(fang)佔主導?

通過計算等位基因的表達量,發現在不同的時期,不同組織之(zhi)間(jian),發現存在dominance基因,存在dominance的基因經(jing)受的選擇壓力(li)大于Neutral基因(不存在dominance現象(xiang),功能非常重要,純(chun)化(hua)作(zuo)用較(jiao)強,不輕易突變),但是小于Subordinate基因(作(zuo)用不重要,純(chun)化(hua)作(zuo)用較(jiao)小,易丟失)。

3、油(you)用芥菜和菜用芥菜的選擇與分化(hua)

通過菜用和油(you)用芥菜群體進行選擇清(qing)除分析,發現dominance的基因被篩選出來的比例(li)較(jiao)高,同時結合轉錄(lu)組數據,這(zhe)部分基因在油(you)用和菜用兩個群體中差異表達。同時通過上面(mian)的分析發現與硫(liu) ,脂(zhi)類代(dai)謝顯(xian)著(zhu)相關並且存在dominance的基因組,這(zhe)些基因在油(you)用菜用群體中有(you)各自(zi)獨(du)特基因分型。

四、文章(zhang)亮點

1. 多倍體復(fu)雜基因組解決(jue)方(fang)案︰二代(dai)+三代(dai)+光學,組裝(zhuang)出高質量復(fu)雜基因組;

2. 多個角度證據解決(jue)芥菜亞基因組A亞基因組單系起(qi)源/雜交起(qi)源爭論︰Asubgenome phylogenetic tree,PCA, polymprphism and fixed SNP;

3. 通過構建群體模型及貝葉斯方(fang)法評估多倍體芥菜形成時間(jian)上下限,為新多倍體物(wu)種形成時間(jian)估算提(ti)供新lu)fang)法;

4. 從不同發育時期,不同組織,不同處理條件(jian),不同進化(hua)時期多個角度系統分析異源多倍體dominance 現象(xiang);

5. 通過油(you)用菜用群體選擇角度識(shi)別(bie)vegetable- and oil- use B. juncea 分化(hua)選擇區域(yu),發現與硫(liu) ,脂(zhi)類代(dai)謝顯(xian)著(zhu)相關並且存在dominance的基因組,這(zhe)些基因在油(you)用菜用群體中有(you)各自(zi)獨(du)特基因分型;

6. 首zhuang)握業(ye)ominance gene 與潛在農藝性狀(zhuang)選擇相關性的證據,為多倍體物(wu)種遺傳育種提(ti)供了新的方(fang)向(xiang)和基因候選材料。

五(wu)、摘要

The Brassica genus encompasses three diploid and three allopolyploid genomes, but a clear understanding of the evolution of agriculturally important traits via polyploidy is lacking. We assembled an allopolyploid Brassica juncea genome by shotgun and single-molecule reads integrated to genomic and genetic maps. We discovered that the A subgenomes of B. juncea and Brassica napus each had independent origins. Results suggested that A subgenomes of B. juncea were of monophyletic origin and evolved into vegetable-use and oil-use subvarieties. Homoeolog expression dominance occurs between subgenomes of allopolyploid B. juncea, in which differentially expressed genes display more selection potential than neutral genes. Homoeolog expression dominance in B. juncea has facilitated selection of glucosinolate and lipid metabolism genes in subvarieties used as vegetables and for oil production. These homoeolog expression dominance relationships among Brassicaceae genomes have contributed to selection response, predicting the directional effects of selection in a polyploid crop genome.

六、參考文獻

[1] The genome sequence of allopolyploid Brassica juncea and analysis of differential homoeolog gene expression influencing selection.

七、其他(ta)案例(li)

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基因組de novo測序是什麼?

基因組de novo測序也(ye)叫基因組從you)凡廡潁 饕 ?dui)未知物(wu)種的基因組序列以及需要更新的基因組,通過構建基因組DNA文庫(ku),並進行測序。然(ran)後通過生(sheng)物(wu)信(xin)息學的方(fang)法對(dui)測序所(suo)得到的數據進行拼(pin)接、組裝(zhuang)和注釋,從而獲(huo)得該物(wu)種完整的基因組序列圖譜。

三代(dai)基因組相比二代(dai)基因組的優勢有(you)哪(na)些?

三代(dai)測序具有(you)長度長的特點,平(ping)均讀(du)長在10-15Kb,而二代(dai)測序的讀(du)長為PE125-250bp,所(suo)以二代(dai)測序在遇到重復(fu)序列xiao) 雍夏煙ti)時,就很(hen)無(wu)力(li)。而三代(dai)測序能有(you)效的解決(jue)這(zhe)些問題(ti)。所(suo)以三代(dai)基因組具有(you)超高的組裝(zhuang)指標,組裝(zhuang)錯誤率更低,組裝(zhuang)的完整性更好(hao)等優點。

三代(dai)的錯誤率高能否用于基因組組裝(zhuang)?

三代(dai)的錯誤率是隨機的堿基錯誤率,錯誤率達15%,但隨著自(zi)身(shen)覆蓋度的增加就可以進行糾錯,當覆蓋度在30X以上時,堿基準確度達99.99%以上。所(suo)以三代(dai)數據用于基因組組裝(zhuang)是完全沒有(you)問題(ti)的。

基因組的樣品fei)≡瘢/span>

基因組精(jing)細圖的樣品要盡量與調研(yan)圖樣品為同一個體,植物(wu)樣品最好(hao)選擇無(wu)污染的組培苗、嫩葉等,而動物(wu)樣品最好(hao)選擇全血或者內(na)髒組織。

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