当海洋生物基因组科研遇上三代测序--革首南极鱼(南极抗冻鱼)
获得高质量的参考基因组,往往是基因功能和进化分析研究的第一步,随着测序技术的发展,以往不完整的参考基因组被更新和完善,不少复杂多倍体植物基因组也克服重重障碍,获得高质量的基因组信息,部分物种因为参考基因组的完善,更新了系统进化关系,还有些拥有特殊基因功能或者生长环境极端的物种得到更全面的研究。

 获得高质量的参考基因组,往往是基因功能和进化分析研究的第一步,随着测序技术的发展,以往不完整的参考基因组被更新和完善,不少复杂多倍体植物基因组也克服重重障碍,获得高质量的基因组信息,部分物种因为参考基因组的完善,更新了系统进化关系,还有些拥有特殊基因功能或者生长环境极端的物种得到更全面的研究。     

      近几年来,已发表动植物基因组文章以PacBio单分子测序技术为首的第三代测序技术在业内占有不可撼动的主导地位,据不完全统计,2017年一季度共发表11篇动植物基因组文章,其中8篇应用了PacBio 第三代测序技术,小伙伴们,告诉我你们有没有被惊呆?  

      近期小编将简介一下三代技术特点以及当前最新的Sequel System与RSII System的区别,重点要向大家展示该技术用于水生动物的研究。它们分别是南极抗冻鱼、海豆芽、水熊虫基因组研究。

革首南极鱼(南极抗冻鱼)

     南极抗冻鱼耐寒机制主要包括:① 血液中抗冻蛋白的进化;② 组成性的热激反应。但是事实是否如此?在此之前并无全基因组范围内的证据,因此,该研究以Notothenia coriiceps革首南极鱼(南极大头鱼)为南极抗冻鱼的代表,对其进行了全基因组测序、转录组测序与分析以揭示其分子机制。

      结果比较基因组学表明南极大头鱼中的①线粒体蛋白②血红蛋白发生了快速进化;结合对热激反应基因的转录组分析发现了所进化出的可能的应答机制。特别是热激蛋白因子1缺失了磷酸化依赖性的类泛素化结构模序,使得南极大头鱼可进化出一种简单且快速的调节机制以做出热激应答,而无需依赖于磷酸化反应。南极大头鱼所进化出的这种热激反应调控机制与快速进化的血红蛋白为向线粒体高效供氧提供了支持。(图1)

图1 南极大头鱼中的热激反应机制

      在这一研究中,尽管研究仍旧以二代技术为主(Hiseq 2000 78.6X,GS-FLX 2.0X,PacBio RS 3.9X),不过通过结合PacBio数据补洞之后,组装指标还是得到了一定的提升,contig N50达到11.6 Kb,scaffold N50达到219.1 Kb,尽管PacBio测序深度只有3.9X之多。(表1)


表1 基因组组装与补洞前后数据对比

  


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