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动植物目标区域测序

动植物目标区域测序

技术简介:

      目标区域测序(Targeted Sequencing):是指针对感兴趣的目标区域富集后进行大规模测序。研究者可以针对自己感兴趣的染色体区域或者大量的候选基因区域进行数百个甚至上千个样品的序列测定。       目前,天昊生物针对动植物基因组不同大小的目的区域,提供基于安捷伦 SureSelect定制靶向序列捕获系统和基于FastTargetTM多重PCR富集测序技术的目标区域测序服务。

技术优势:

 • 针对性强:比起全基因组水平的研究,目标区域测序更具有针对性,可以依赖大量的前期研究成果,获得候选染色体区域或者基于生物通路的大量候选基因。
 • 费用低:目标区域测序区域较小,可对数百个样品进行快速测序,大大降低了研究成本。
 • 信息量大:比起目标区域或者候选基因单倍型标签SNP分型的研究策略,目标区域测序可以完整覆盖整个基因区域,不仅可以获得高频SNP的分型数据,而且还可以发现低频的和个体特有的变异。
 • 效率高:比起使用Sanger法的候选基因测序方法,基于二代测序技术的目标区域测序更加快速、高效。
 • 高精度:目标区域的高测序深度保证了更准确的测序结果,例如目标区域测序的测序深度可以达到200×。

I、基于安捷伦SureSelect定制靶向序列捕获系统

      安捷伦SureSelect定制靶向序列捕获系统可用于设计定制的杂交捕获基因组合,以靶向基因组的任意编码或非编码区。通过 SureDesign 自定义设计工具,您可以设计和订购任意定制基因组合,灵活捕获 100 kb到–12 Mb 的基因组区域,用于检测 SNV、插入缺失和 CNV 等基因组变异。

有参物种列表:

     • H. sapiens 人
     • M. musculus 老鼠
     • R. norvegicus 大鼠
     • A. thaliana 拟南芥
     • B. taurus 牛
     • C. elegans 线虫
     • C. familiaris 旋木雀
     • C. jacchus 狨猴
     • D. melanogaster 果蝇
     • D. rerio 斑马鱼
     • G. gallus 鸡
     • M. mulatta 恒河猴
     • O. latipes 青鳉
     • O. sativa 水稻
     • S. cerevisiae 酿酒酵母
     • S. pombe 裂殖酵母
其他有参物种均可以手工设计,无参物种需要提供简化基因组或转录组等数据。

技术路线:



II、基于FastTargetTM多重PCR富集测序技术

      针对目的区域设计多重PCR扩增体系,从而达到富集目的片段的目的,对研究者感兴趣的基因组区域进行捕获富集。一个扩增反应体系可以完成16-20个PCR反应,直接获得4 kb左右的基因组区域,该技术方法非常成熟,方法快速、操作简单,无需复杂的建库过程。后续,利用Illumina 平台进行2×150 bp测序模式对目的片段进行测序,对所获得测序数据进行生物信息学的读取、质控及分析,寻找研究感兴趣的序列及序列差异。

技术路线:



技术参数与实验流程


技术参数


样本要求 测序策略 数据要求 项目要求 分析内容
样本类型:完整无污染的基因组DNA; 样本浓度:浓度 ≥ 20ng/μL; 样本纯度:OD 260/280介于1.8-2.0,OD260/230 ≥2.0; 样品需求量:30 ng/20片段 Illumina 2X150/2X250 对于通过质控所有样本:所有样本目标区域测序深度平均>500×,Q30>75% 超过90%的样本目标区域测序深>300×,这些样本大于20×的片段比例平均大于90%;以上数据标准不适用于位于或包含高GC区域、STR区域的扩增子。 适用物种:动物、植物 参考基因组:均可 数据库:最好有SNP数据库、重复序列数据库 染色体倍数:多倍体结果准确性受影响 样本数:≥100 建议片段数:≥10 需客户提供信息:物种信息,样品来源、基因名(有参)或目的区域序列 原始数据整理、质量评估 序列过滤、统计富集效率 比对到目的区域 SNV/InDel检测,注释 群体结构分析 基因型与表型关联分析 进化分析

经典文章解读


1) 文章标题:Resolution of the ordinal phylogeny of mosses using targeted exons from organellar and nuclear genomes

题目:利用细胞器和核基因组的靶向外显子测序解析苔藓系统发育

发表杂志:Nature Communications

影响因子:12.353

发表时间:2019-4

      苔藓的陆地多样化跨越了至少4亿年,但其系统发育仍然模糊不清。本研究基于完整细胞器(线粒体和叶绿体)基因和核基因进行了系统发育重建。研究者选取了29个藓目中的142种藓类植物,使用靶向捕获测序方法,成功获得每个物种的122个细胞器(40线粒体、82叶绿体)基因和150个单拷贝核基因的序列数据,为藓类植物建立了可靠的目级系统框架,解决了一些疑难类群的系统关系,并建立了藓类植物的一个新目—孔雀藓目(图1)。

图1、藓类植物的系统发育树

2) Phylogenetics of moth-like butterflies (Papilionoidea: Hedylidae) based on a new 13-locus target capture probe set

题目:基于13个新位点的靶向捕获探针组研究蛾类蝴蝶(凤蝶总科:丝角蝶科)系统发育研究

发表杂志:Molecular Phylogenetics and Evolution

研究内容:

      蛾类蝴蝶(丝角蝶科)的36个种之间的进化关系目前仍未完全明确。本研究利用安捷伦SureSelect靶向富集系统,开发出一套探针组合“BUTTERFLY2.0”用于蝴蝶系统发育学研究。该试剂盒包含了14433个探针,分布于所有分类群的13个位点上。用BUTTERFLY2.0探针组合成功捕获了所有11个分类群基因座,其余的COI和wingless两个基因座,分别捕获94%和97%的分类群。本研究结果与形态学研究相一致,并推测其祖先可能是昼夜性的(图2)。BUTTERFLY2.0探针组合包括标准蝴蝶系统发育标记,可以从几十年前的博物馆标本中捕获序列,是推断蝴蝶生命树系统发育关系的一种经济有效的技术。

图2、丝角蝶科最大似然树及昼夜活动模式的演变


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