分分快三

產品介紹

光(guang)學圖譜(pu)技術是一個(ge)利用單個(ge)DNA分子基(ji)因組限制(zhi)性內切黴圖譜(pu)快速生成高分辨率、有序(xu)的全基(ji)因組限制(zhi)性內切黴圖譜(pu)的方法(fa)。現在(zai)最普遍(bian)是bioNano系(xi)統,該系(xi)統利用內切黴對DNA進行識別黴切並標記熒光(guang),再利用極細的毛細管電泳(yong)來把DNA分子拉直,進行超長(chang)單分子高分辨率熒光(guang)成像,通過黴切位點(dian)進行拼接即生成了一幅(fu)黴切位點(dian)分布圖

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分析內容

增加基(ji)因組Scaffold長(chang)度;減少(shao)Scaffold數量;

對已(yi)組裝的基(ji)因組進行糾錯(cuo);檢測(ce)大(da)片(pian)段結(jie)構變異(yi)。

指(zhi)標與周期

測(ce)序(xu)效果︰物理覆(fu)蓋度不低于150X;

原(yuan)基(ji)因組Contig N50 30K,Scaffold N50 0.8~1.2M︰提(ti)升至3M;

原(yuan)基(ji)因組Contig N50 30K,Scaffold N50 >1.2M︰提(ti)升至5M。

項目周期;4個(ge)月

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產品優勢

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超長(chang)讀長(chang)

光(guang)學圖譜(pu)構建所需(xu)要的DNA分子是最原(yuan)始的,不經過壙(kuang)增打斷xi)卻chu)理,所以(yi)其反應的是物種DNA最真實狀態(tai)︰光(guang)學圖譜(pu)具有超長(chang)的讀長(chang),達(da)到上百Kb或(huo)Mb,遠大(da)于測(ce)序(xu)讀長(chang),可(ke)以(yi)跨(kua)過部分重復區域,所以(yi)在(zai)解決重復序(xu)列等組裝難題時,具有很好的效果。

提(ti)高基(ji)因組scaffold水平

光(guang)學圖譜(pu)可(ke)以(yi)在(zai)有xie)蜃樽樽暗那榭魷攏 菇 huo)提(ti)高基(ji)因組scaffold水平,基(ji)因組組裝質里越(yue)好,光(guang)學圖譜(pu)的提(ti)升效果也(ye)就越(yue)好。

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明(ming)確片(pian)段之間的gap大(da)小

光(guang)學圖譜(pu)在(zai)輔助基(ji)因組組裝時, 可(ke)以(yi)通過黴切標記固定基(ji)因組序(xu)列的位,明(ming)確片(pian)段之間的gap大(da)小。

?NG芥菜(cai)基(ji)因組文章(zhang)

2020年02月24日(ri) Nature Genetics 在(zai)線發表由(you)浙江大(da)學種質創新和分子育種檢驗實驗室的張明(ming)方教(jiao)授、楊景華(hua)老(lao)師(shi)與北(bei)京百邁客生物科技有限公司、中國農業部園藝植物生長(chang)發育與品質改良重點(dian)實驗室、浙江園藝植物綜合生物學省級實驗室、中國農業科學院蔬(shu)菜(cai)和tu) 苧yan)究所、北(bei)京蔬(shu)菜(cai)研(yan)究中心、西澳大(da)利亞大(da)學等合作研(yan)究的異(yi)源四(si)倍體芥菜(cai)基(ji)因組,小編在(zai)此為大(da)家深入(ru)的解讀下這(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(yi)源四(si)倍體芥菜(cai)(AABB)屬(shu)于十字花科芸(yun)薹屬(shu),是重要經濟(ji)作物,主要包括菜(cai)用和油用芥菜(cai)兩大(da)類群,種植範圍較廣(guang),經濟(ji)價值較大(da)。菜(cai)用芥菜(cai)主要分布在(zai)中國等東亞國家和地區,油用芥菜(cai)主要分布在(zai)印度等南亞國家和地區。芥菜(cai)是“禹氏(shi)xian)恰敝兄匾 囊輝保 you)白菜(cai)和黑芥雜(za)交後加倍而來,至少(shao)發生了三(san)次古多倍化事件(jian),因此非常具有研(yan)究價值。但是由(you)于其為異(yi)源多倍體,相關(guan)的全基(ji)因組測(ce)序(xu)工作一直很難開展。來自浙江大(da)學、北(bei)京百邁客等單位的團(tuan)隊共(gong)同合作,利用最新的測(ce)序(xu)技術(PacBio+BioNano),成功(gong)的組裝出高質量的芥菜(cai)基(ji)因組圖譜(pu),為進一步(bu)改良芥菜(cai)的農藝性狀提(ti)供了基(ji)礎(chu),為多倍體物種遺(yi)傳(chuan)育種提(ti)供了新的方向。同時,也(ye)從多角度論證(zheng)了芥菜(cai)A亞基(ji)因組起源問(wen)題,揭示了多倍體亞基(ji)因組間同源基(ji)因表達(da)與選擇機制(zhi)。

二、研(yan)究方法(fa)

1、組裝
基(ji)于文章(zhang)設(she)計,我們選取菜(cai)用芥菜(cai)的一個(ge)變種(榨菜(cai)),使用二代測(ce)序(xu)和三(san)代測(ce)序(xu)相結(jie)合xi)姆椒fa)進行初步(bu)組裝,然(ran)後利用光(guang)學圖譜(pu)進行校正,得(de)到了一版高質量的芥菜(cai)基(ji)因組,其中contig N50 由(you) 28Kb 提(ti)升到61Kb ,scaffold N50 由(you)710k 提(ti)升到1.5Mb.基(ji)因組完整性達(da)到85%。另外我們還gu)枚ce)序(xu)技術組裝了一版黑芥的基(ji)因組,基(ji)因組大(da)小為591Mb,完整度為68%。

然(ran)後利用遺(yi)傳(chuan)圖和光(guang)學圖譜(pu)對A、B亞基(ji)因組進行區分,整體掛(gua)載效果非常好,A為91.48%,B為72.32%。利用光(guang)學圖譜(pu)和遺(yi)傳(chuan)圖譜(pu)對基(ji)因組進行區分,為其他多倍體物種基(ji)因組研(yan)究提(ti)供了參考。

2、基(ji)因組注釋情況

在(zai)高質量的基(ji)因組的情況下,我們采用從頭+同源+轉錄組結(jie)合xi)姆椒fa)在(zai)芥菜(cai)基(ji)因組中xie)竦de)了80050個(ge)編碼蛋白的基(ji)因,其中有97.8%的基(ji)因可(ke)以(yi)注釋到Nr庫。另外黑芥基(ji)因組預測(ce)出來49826個(ge)編碼蛋白的基(ji)因,其中94.7%可(ke)以(yi)注釋到Nr。重復序(xu)列部分芥菜(cai)A基(ji)因組中重復序(xu)列比例為44.25%,B為52.37%。芥菜(cai)基(ji)因組特征情況見下圖:

三(san)、研(yan)究結(jie)果

1、芥菜(cai)A亞基(ji)因組起源問(wen)題
芥菜(cai)的基(ji)因組是異(yi)源四(si)倍體(AABB),在(zai)“禹氏(shi)xian)恰敝杏you)白菜(cai)(AA),黑芥(BB)雜(za)交後加倍形成,在(zai)演(yan)化過程(cheng)中變異(yi)類型非常豐富(fu)。問(wen)題是油用芥菜(cai)的AA和菜(cai)用芥菜(cai)的AA是來自同一個(ge)亞種,還是來自多個(ge)亞種呢(ne),這(zhe)個(ge)問(wen)題就是A亞基(ji)因組的起源問(wen)題。


如上圖,a中對yue)娌cai)A、白菜(cai)A、甘藍型油菜(cai)A進行共(gong)線性分析,可(ke)以(yi)發現zhi)涫歉叨裙gong)線的。

我們對10個(ge)菜(cai)用的芥菜(cai)、7個(ge)油用的芥菜(cai),5個(ge)甘藍型油菜(cai)基(ji)因組、27個(ge)白菜(cai)基(ji)因組(多亞種)進行了重測(ce)序(xu)分析,並繪制(zhi)如上圖b中的進化樹。從b圖中可(ke)以(yi)看到芥菜(cai)全部聚在(zai)一起,沒有出現分散的情況,說de)鶻娌cai)中A的基(ji)因組是來源于同一個(ge)亞種,屬(shu)于單系(xi)起源chu)/p>

C圖中對同源物種和芥菜(cai)進行了進化樹構建,並計算了芥菜(cai)分化的具體時間為3-5萬年。

除了從群體的角度研(yan)究了芥菜(cai)亞基(ji)因組A起源問(wen)題,還從PCA聚類和Fixed SNP角度驗正了單系(xi)起源的結(jie)論。

2、基(ji)因表達(da)的dominance現象
由(you)于芥菜(cai)基(ji)因組是異(yi)源四(si)倍體,也(ye)就是說基(ji)因組中存(cun)在(zai)兩jiao)追淺O嗨si)的亞基(ji)因組,那麼在(zai)基(ji)因表達(da)的過程(cheng)中,位于兩jiao)籽腔ji)因組上xi)牡任換ji)因的表達(da)模式是怎麼樣的呢(ne),是一起表達(da),是相互抑制(zhi),還是一方佔主導?


通過計算等位基(ji)因的表達(da)量,發現在(zai)不同的時期,不同組織(zhi)之間,發現存(cun)在(zai)dominance基(ji)因,存(cun)在(zai)dominance的基(ji)因經受的選擇壓(ya)力大(da)于Neutral基(ji)因(不存(cun)在(zai)dominance現象,功(gong)能非常重要,純(chun)化作用較強(qiang),不輕易(yi)突(tu)變),但是小于Subordinate基(ji)因(作用不重要,純(chun)化作用較小,易(yi)丟失)。

3、油用芥菜(cai)和菜(cai)用芥菜(cai)的選擇與分化
通過菜(cai)用和油用芥菜(cai)群體進行選擇清除分析,發現dominance的基(ji)因被(bei)篩選出來的比例較高,同時結(jie)合轉錄組數據(ju),這(zhe)部分基(ji)因在(zai)油用和菜(cai)用兩個(ge)群體中差(cha)異(yi)表達(da)。同時通過上面的分析發現與硫 ,脂類代謝(xie)顯著(zhu)相關(guan)並且存(cun)在(zai)dominance的基(ji)因組,這(zhe)些基(ji)因在(zai)油用菜(cai)用群體中有各自獨特基(ji)因分型。

四(si)、文章(zhang)亮點(dian)
1. 多倍體復雜(za)基(ji)因組解決方案︰二代+三(san)代+光(guang)學,組裝出高質量復雜(za)基(ji)因組;

2. 多個(ge)角度證(zheng)據(ju)解決芥菜(cai)亞基(ji)因組A亞基(ji)因組單系(xi)起源/雜(za)交起源爭(zheng)論︰Asubgenome phylogenetic tree,PCA, polymprphism and fixed SNP;

3. 通過構建群體模型及(ji)貝葉斯(si)方法(fa)評估(gu)多倍體芥菜(cai)形成時間上下限,為新多倍體物種形成時間估(gu)算提(ti)供新方法(fa);

4. 從不同發育時期,不同組織(zhi),不同處(chu)理條(tiao)件(jian),不同進化時期多個(ge)角度系(xi)統分析異(yi)源多倍體dominance 現象;

5. 通過油用菜(cai)用群體選擇角度識別vegetable- and oil- use B. juncea 分化選擇區域,發現與硫 ,脂類代謝(xie)顯著(zhu)相關(guan)並且存(cun)在(zai)dominance的基(ji)因組,這(zhe)些基(ji)因在(zai)油用菜(cai)用群體中有各自獨特基(ji)因分型;

6. 首次找(zhao)到dominance gene 與潛在(zai)農藝性狀選擇相關(guan)性的證(zheng)據(ju),為多倍體物種遺(yi)傳(chuan)育種提(ti)供了新的方向和tu)ji)因候選材料。

五、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、其他成功(gong)案例

?【項目文章(zhang)】百邁客助力苦蕎基(ji)因組在(zai)線發表

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光(guang)學圖譜(pu)是什(shi)麼?

光(guang)學圖譜(pu)技術是一個(ge)利用單個(ge)DNA分子基(ji)因組限制(zhi)性內切黴圖譜(pu)快速生成高分辨率、有序(xu)的全基(ji)因組限制(zhi)性內切黴圖譜(pu)的方法(fa)。現在(zai)最普遍(bian)是BioNano Irys系(xi)統,該系(xi)統利用內切黴對DNA進行識別黴切並標記熒光(guang),再利用極細的毛細管電泳(yong)來把DNA分子拉直,進行超長(chang)單分子高分辨率熒光(guang)成像,通過黴切位點(dian)進行拼接即生成了一幅(fu)黴切位點(dian)分布圖。

光(guang)學圖譜(pu)在(zai)基(ji)因組組裝中的作用是什(shi)麼?
  1. 光(guang)學圖譜(pu)可(ke)以(yi)糾正原(yuan)基(ji)因組中的序(xu)列組裝錯(cuo)誤;
  2. 光(guang)學圖譜(pu)能夠提(ti)高Scaffold組裝水平;
  3. 光(guang)學圖譜(pu)還可(ke)以(yi)yue)薪jie)構變異(yi)檢測(ce)。
光(guang)學圖譜(pu)的樣品要求是什(shi)麼?
  1. 植物要求是無污染(ran)的黃化幼苗;
  2. 動(dong)物需(xu)要新鮮的全血或(huo)者內髒;
  3. 特殊物種請詳細咨(zi)詢百邁客。
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