罗氏植物外显子组测序进行有效的作物基因组SNP发现

浏览次数：4326　发布日期：2013-12-3　来源：本站　本站原创，转载请注明出处

二代测序技术迅速发展，广泛用于各种DNA研究，尤其对基因组学研究起到了巨大的推动作用。然而，相比人类及动物的研究发展，植物基因组学研究的二代测序应用仍然发展较为有限，其中的主要原因在于高等植物的基因组相当复杂，如以多倍体形式存在、含有大量的重复序列等等，导致基因组水平的研究要求的测序量高、测序费用巨大。而且许多植物基因组图谱的完成程度低，也限制了定向二代测序方法的开展。

最近，罗氏NimbleGen Sequence Capture序列捕获产品就二代测序在重要经济作物研究中的应用做了专题网络论坛，邀请了各领域的专家进行相关应用介绍：

美国爱荷华州立大学植物基因组中心教授兼主任Patrick Schnable博士介绍了“利用XP-GWAS进行表型相关的SNP发现”。XP-GWAS方法基于集群（混合群）分离分析法（Bulked segregate analysis），并结合了二代测序，该方法以用于植物性状相关的基因定位，既可用于质量性状亦可用于数量性状。Schable博士以玉米谷粒数为例，介绍了将谷粒数相近的多个品系玉米的基因组DNA先进行混合后，再外显子组捕获测序，而后进行XP-BSA分析获得基因组中与谷粒数关联的SNP。该方法对于“噪音数据”具有一定的容错性，可补充或替代传统的GWAS实验，是一种高效、经济的基因-性状关联研究方法，尤其适合低成本地进行区域性重要经济作物的研究。

美国堪萨斯州立大学副教授Eduard Akhunov博士介绍了“异源六倍体小麦基因组的重测序”。普通小麦基因组来源于三个不同的基因组，组成异源六倍体，大小超过15Gb，直接对基因组测序会耗费大量的测序成本。为降低研究复杂程度，利用外显子组捕获后测序，对基因功能相关的编码序列进行研究，大大减少了测序费用。在该外显子组捕获开发过程中，对4个不同品系小麦进行了测试，并进行了一次优化。之后，对51个品系因组进行捕获测序，尝试了利用一个捕获反应对4-8个小麦DNA进行捕获，基因组整体覆盖均匀，对同一基因的不同等位基因的捕获效率相当。这种多样本混合后捕获方法进一步提高了经济效益。

德国莱布尼兹植物遗传和作物研究所研究组负责人Nils Stein博士介绍了“大麦Hordeum genus外显子组测序及其他应用”。大麦基因组草图已于2012年绘制完成，但包括9,616个contigs，并不完整。此次，外显子组捕获设计时，利用大麦Rorex的基因组序列，并补充已有的全长cDNA序列和超过30万条RNA-Seq序列来进行探针，在对H. vulgare, H spontaneum, H bulbosum, H pubilflorum等品种的多个样本进行的测试中，成功实现了4个样本的混合捕获实验，测序结果对所有品种80%-90%的目标序列都可以达到10x以上的覆盖。Stein博士强调了，选择正确的参考序列进行对比，对结果有很大的影响，利用外显子组捕获可以对不同品种大麦的基因组多样性进行研究，分析性状决定基因，以及基因组水平的育种。

相关视频，请关注http://xtalks.com/exome-sequencing-for-crops.ashx

这些应用所涉及的NimbleGen植物外显子组捕获产品即将公开并可直接订购，包括：

小麦外显子组捕获：目标区域107 Mb，相关文献：Targeted re-sequencing of the allohexaploid wheat exome

大麦外显子组捕获：目标区域86 Mb，相关文献：Barley whole exome capture: a tool for genomic research in the genus Hordeum and beyond

玉米外显子组捕获：目标区域110 Mb，相关文献：Changes in genome content generated via segregation of non-allelic homologs

关于NimbleGen

NimbleGen利用数百万的探针对复杂植物基因组中的编码序列进行覆盖，通过捕获富集方法简化了作为研究对象的序列，减少了基因组中的冗余序列，减少了对测序量的需求，因而可以进行更加经济、高效的多样性研究、基因性状研究、育种探索等等。值得一提的是，NimbleGen对于基因组信息不完整的物种，也可以利用转录组、RNA-Seq的序列设计捕获方案，同样可以达到富集目标序列的效果。

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