基于流式细胞术和基因组Survey的绣球基因组大小及特征分析

绣球花序饱满、花型多样、花色丰富,是重要的观赏植物.很多绣球品种种植在酸性含铝的土壤中时,花序可由红色变为蓝色、紫色或蓝紫色,使其更受消费者喜爱.但绣球基因组信息缺乏,基因资源开发和分子机制研究相对滞后.利用流式细胞术和基于K-mer分析的基因组Survey技术估测绣球主栽品种"Bailer"(商品名:Endless SummerTM,中文名译为无尽夏)的基因组大小.流式细胞术分析结果表明,以豌豆(Pisum sativum L.)为对照的流式细胞术估测"Bailer"基因组大小为2.17 pg(约2.12 Gb);Illumina HiSeq PE测序产生212.41 Gb的有效数据,K-mer分析结果显示,修正后的基因组大小为1.96 Gb;根据K-mer分析,该基因组具有明显的杂合峰,杂合度和重复率分别为1.97％、72.80％.此外,经组装,该基因Contigs总数为7418139(N50为249 bp),总读长为1.49 Gb,Scaffolds总数为7071975(N50为289 bp),总读长为1.52 Gb,GC含量为38.75％.综上所述,推测绣球"Bailer"基因组大小约为1.96～2.12 Gb,属杂合度较高的复杂基因组.结果可为绣球全基因组测序及相关研究提供了理论依据.     

3种柴胡染色体数目测定及基因组大小估测

镜检北柴胡、狭叶柴胡、三岛柴胡染色体数目,利用流式细胞技术测定基因组大小,为柴胡基因组测序奠定基础。采用常规压片及显微镜方法观测柴胡体细胞染色体数目,以柴胡嫩叶为材料,采用LB01解离液和碘化丙啶荧光染料,利用基因组大小已知的番茄(H-1706、潘那利)作为内标,采用流式细胞术对其基因组大小进行测定。结果表明,北柴胡、三岛柴胡体细胞染色体数目分别为12、26条,基因组大小估测分别为989.80 Mb和2.14 Gb;狭叶柴胡群体内存在2种类型:一种类型的叶片窄,成熟植株的根外皮为棕红色,染色体数为12条;另一种叶片较宽,成熟植株的根外皮为浅黄色,染色体数为26条,基因组大小估测分别为782.50 Mb和1.92 Gb。3种柴胡的染色体数目确定和基因组大小估测可为柴胡全基因组测序和细胞学等研究提供依据。     

杨梅全基因组测序结果初报

杨梅(Myrica rubra Sieb.et Zucc.)是我国南方著名的特产珍果,为促进杨梅分子育种及功能基因研究,对杨梅进行了全基因组测序。采用Illumina Hiseq 2500双端测序策略,构建了200 bp文库,进行双端125 bp(PE 125)测序,得到约13.70 Gb的原始数据。数据评估得知杨梅基因组大小约为304.38 Mb,重复序列含量约为45.82%,杂合率约为0.58%,基因组的GC含量约37.99%。利用SOAPdenovo软件进行了拼接组装。这一结果有助于开展杨梅后续的分子育种及基因功能研究。     

枣和酸枣基因组大小测定

本研究旨在找出最适合枣和酸枣的流式细胞术流程,进而测定它们的基因组大小。结果显示,在所对比的5 种裂解液中,WPB 最适合枣属植物细胞裂解。以毛果杨为内标,通过比较待测样品和内参G0/ G1 期峰,计算得出6 种枣属植物基因组大小。各枣品种的基因组大小有一定差异,平均基因组大小约为418.56 Mb,其中:‘冬枣爷的基 因组大小为(393.60 ±4.72)Mb,即C-值为(0.40 ±0.01)pg;‘鲁枣2 号爷的基因组大小为(428.00 ±3.61)Mb,即C- 值为(0.44 ±0.00)pg;‘金丝小枣爷的基因组大小为(424.00 ±5.81 )Mb,即C-值为(0.44 ±0.01)pg;‘孔府酥脆枣爷 的基因组大小为(429.60 ±5.03)Mb,即C-值为(0.44 ±0.01)pg;‘无核小枣爷的基因组大小为(413.60 ±7.07)Mb, 即C-值为(0.42 ±0.01 )pg;酸枣的基因组大小为(441.60 ±4.29)Mb,即C-值为(0.45 ±0.01)pg。优化的枣属植 物流式细胞术流程,为枣属植物的倍性鉴定奠定了基础      

前沿动态

中国完成白菜全基因组测序白菜类作物包括大白菜、小白菜、菜心和芜菁等形态各异的一大类蔬菜,是我国栽培面积和消费量最大的蔬菜作物。白菜全基因组测序是继黄瓜和马铃薯基因组测序项目后,由中国主导通过国际合作完成的又一重大成果,标志着我国在该领域基因组学研究中取得了国际领先地位。分析结果表明,白菜基因组大小约为485 Mb,包含约42 000个基因;     

一串红全基因组调研及SSR特征分析

【目的】为了制定更好的一串红全基因组denovo测序策略及筛选SSR标记。【方法】利用Illumina测序平台对一串红基因组大小进行测定,通过生物信息学分析对一串红基因组的重复序列、杂合度等基本信息进行了预估,并进行了初步组装,在此基础上对一串红全基因组进行了SSR查找。【结果】(1)一串红全基因组大小预估为841Mbp;(2)一串红基因组杂合度较低,有一定的重复序列;(3)共获得95 982个重复单元长度为1~6碱基及复合型的SSR重复序列,其中单碱基重复的SSR单元最为丰富,共39 903个,占41.6%;其次是二碱基重复类型(24 820个)和复合型(13 281个),所占比例分别为25.9%和13.8%。【结论】为一串红全基因组denovo测序和SSR标记的筛选提供了依据,对于一串红后续的分子水平上的研究及遗传多样性、遗传图谱构建、品种鉴定等提供了应用价值。     

卵形鲳鲹基因组调研及其SSR分子标记的开发应用

[目的]通过高通量测序技术调研卵形鲳鲹基因组数据并开发SSR分子标记,为卵形鲳鲹全基因组测序与组装、种质资源保护利用及良种选育提供技术支撑.[方法]通过Illumina Hiseq 2500测序平台对卵形鲳鲹基因组进行调研,采用K-mer方法对基因组大小、杂合率、G+C含量及序列重复性等进行分析,从调研数据中分析SSR的分布特征,筛选出多态性SSR位点,并对卵形鲳鲹养殖群体进行遗传多样性分析.[结果]卵形鲳鲹基因组大小为642.68 Mb,杂合率为0.31%,重复序列比例为30.19%,G+C含量为41.45%,提示卵形鲳鲹基因组为简单基因组.基因组初步组装结果显示,Contig总长度为627.23 Mb,N50、N90分别为8.21和1.71 Mb;Scalffold总长度为628.19 Mb,N50、N90分别为10.19和2.04 Mb.从卵形鲳鲹基因组调研数据中共检测出190121条SSR序列,SSR序列分布密度为295.8条/Mb.在所有SSR序列中,以二核苷酸重复基元最多(115557条),占60.78%;其次是三核苷酸重复基元(54839条),占28.84%;六核苷酸重复基元最少(1172条),占0.62%.在二核苷酸重复基元中以TG和AC的重复数较多,分别占二核苷酸重复基元总数的22.99%和21.76%.从合成的50对SSR引物中筛选获得29对多态性SSR引物,采用这29对SSR引物对卵形鲳鲹群体进行遗传多样性分析,结果发现29个SSR位点共检测到98个等位基因,其有效等位基因数(Ne)为1.3998~3.9123(平均为2.6690),期望杂合度(He)为0.2856~0.7444(平均为0.5965),多态信息含量(PIC)为0.2647~0.6968(平均为0.5195);在29个SSR位点中,高度多态性位点(PIC>0.50)有15个,其余14个为中度多态性位点(0.25相似文献   

基于流式细胞术的旱柳染色体倍性与基因组大小测定

旱柳是我国重要的乡土树种之一,具有很强的抗逆性,特别是耐旱与耐盐,但其染色体倍性和基因组大小还未知,限制了其分子育种的发展。利用流式细胞术对旱柳3个品种(沿江柳、海柳1号、9901柳)进行染色体倍性测定,同时对这3种旱柳的基因组大小进行评估。结果表明,沿江柳、海柳1号、9901柳均为四倍体,基因组大小约为670 Mb。本研究的结果可以为旱柳全基因组测序提供重要的参考。     

链霉菌TRM SA0054 Tubercidin 合成基因簇挖掘

【目的】评估菌株TRM SA0054的代谢潜力,解析其基因组信息研究该菌株次级代谢产物基因资源。【方法】采用Illumina Hiseq测序平台对菌株TRM SA0054进行全基因组测序,并进行生物信息学分析,采用现代分离纯化方法检测鉴定其代谢产物。【结果】菌株TRM SA0054基因组大小为7.2 Mb,共有6 410个蛋白编码基因,GC含量为73.16%;预测到26个次级代谢基因簇,其中Region 36.1基因簇与Tubercidin(杀结核菌素)基因簇相似性为81%,菌株TRM SA0054发酵能够产生Tubercidin。【结论】基于基因组挖掘和LC-MS检测验证菌株TRM SA0054具有产生Tubercidin的能力。     

基于流式细胞术的爪耳木染色体倍性与基因组大小测定

爪耳木为国家二级重点保护野生植物,海南特有灭绝级植物,是海南热带滨海植被中为数甚少的乔木树种之一,极能耐旱耐脊,是滨海地区较理想的造林树种;另外,爪耳木根可入药,具有一定的药用和经济价值。但目前关于爪耳木基因组学的研究并无报道,这导致爪耳木的研究和利用受到严重制约。利用流式细胞术对爪耳木进行染色体倍性测定和基因组大小评估,结果表明：爪耳木为二倍体植物,基因组大小约为921.11Mb。本研究结果为爪耳木的基因组学研究奠定基础。     

2种羊巴贝斯虫的核型及系统发育分析

为明确引起羊巴贝斯虫病的病原虫莫氏巴贝斯虫临潭株(Babesia motasi Lintan,BLT)及羊巴贝斯虫未定种新疆株(Babesia sp.Xinjiang,BXJ)的核型和亲缘关系,通过DNA大片段脉冲场凝胶电泳(PFGE)和三代高通量测序对2种虫体进行核型分析和系统发育分析。结果表明:2种巴贝斯虫都有4条染色体,但基因组的大小与核型分析不一致,莫氏巴贝斯虫临潭株基因组大小为11.1 Mb,4条染色体大小分别为6.0 Mb、3.0 Mb、1.1 Mb和1.0 Mb;羊巴贝斯虫未定种新疆株基因组大小为7.0 Mb,4条染色体分别为2.4 Mb、2.0 Mb、1.7 Mb和0.9 Mb;羊巴贝斯虫未定种新疆株与牛巴贝斯虫的亲缘性较近,而莫氏巴贝斯虫临潭株与双芽巴贝斯虫的亲缘关系较近。     

基于SLAF-seq技术的甘薯SNP位点开发

【目的】单核苷酸多态性（SNP）是基因组中最普遍的遗传变异,是构建遗传图谱、完成分子标记辅助育种的一种非常重要的遗传标记。新一代高通量测序平台为SNP位点的检测提供了强有力的技术支持。多倍体作物通常表现为基因组序列大且重复比例高,一直以来多倍体作物的SNP位点挖掘面临巨大的挑战。【方法】共收集300份甘薯种质资源,利用SLAF-seq测序技术进行测序。首先以马铃薯基因组为参照,通过生物信息学分析进行实验方案的系统设计,筛选特异长度的DNA片断,构建SLAF-seq文库。后通过高通量测序的方式获得海量序列,进而通过软件分析比对,获得多态性SLAF标签,最后在多态性SLAF标签上开发大量特异性SNP位点。【结果】对照拟南芥的测序数据与其参考基因组进行比对的结果表明,双端比对效率在本试验中为87.71%,酶切效率为93.22%,说明本试验SLAF建库正常。通过测序共产生498.14 Mb的读长数据,测序后各样品所获得的读长数目在441 595-2 731 920范围内,其中,冀薯4号获得的数据量最大,共计获得2 731 920个读长,对照拟南芥数据量最小,共计获得441 595个读长。测序质量值Q30的范围在88.37%-90.67%,样品3043 Q30测序值仅为87.31%,样品鄂紫1号Q30测序值为91.31%,所有样品Q30值均在80%以上。测序获得GC含量的范围在37.23%-38.09%,样品苏薯9号和浙薯2号存在极端值,样品苏薯9号的GC含量在39.80%,样品浙薯2号GC含量在37.10%,所有样品GC含量均值为37.64%,GC含量普遍不高,说明达到测序要求。本研究共计获得597 094 个SLAF标签,样品的平均测序深度为11.77×,其中多态性SLAF标签260 000个,占SLAF标签总数的43.54%。根据所获得的260 000个多态性SLAF标签来统计SNP位点信息,共计获得795 794个群体SNP位点。【结论】共获得498.14 Mb的读长数据,597 094个高质量的SLAF标签,260 000个多态性SLAF标签,从260 000个多态性SLAF标签上共计开发获得795 794个高质量SNP位点。表明SLAF-seq技术可以很好地应用于甘薯SNP位点的开发,其效率远远高于SSR、AFLP、RAPD等分子标记技术。从全基因组范围获得的SNP位点可以进一步的用来完成后续群体进化分析和特异性SNP标记的开发。     

利用水稻C0t-1 DNA和基因组DNA对栽培稻、药用野生稻和疣粒野生稻基因组的比较分析

【目的】研究中高度重复序列在稻属不同物种基因组进化中的作用。【方法】用栽培稻C0t-1 DNA和基因组DNA(gDNA)作为探针，分别对栽培稻、药用野生稻和疣粒野生稻进行荧光原位杂交(FISH)和比较基因组杂交(CGH)。【结果】C0t-1 DNA覆盖栽培稻、药用野生稻和疣粒野生稻基因组比例(%)和大小(Mb)分别为47.10±0.16，38.61±0.13，44.38±0.13和212.33±1.21，269.42±0.89以及532.56±1.68。栽培稻gDNA在药用野生稻和疣粒野生稻基因组中的覆盖率约为91.0%和93.6%，含量分别约为634 Mb和1123 Mb，各有365 Mb和591 Mb不属于源自栽培稻基因组的中高度重复序列，未被栽培稻gDNA所覆盖的部分，分别为64 Mb和78 Mb左右。此外，以C0t-1 DNA的组成为依据，对这3个种核型进行了同源性聚类。【结论】稻属中度和高度重复序列和功能基因一样，在不同种中也存在着高度同源性和保守性，并在进化过程中得以保存下来。药用野生稻和疣粒野生稻基因组增大的重要原因之一，可能是基因组中度和高度重复序列加倍的结果，药用野生稻这种序列扩增相对疣粒野生稻要缓和得多。另外，这两个野生种在长期进化过程中，由于存在加倍、重排和基因选择性丢失等现象，形成了具有自己种的特异性的基因组成分。     

一株牦牛源产细菌素植物乳杆菌SWUN5815全基因组测序及序列分析

旨在分析一株牦牛源植物乳杆菌SWUN5815的全基因组序列测序,并对该菌株的功能特性基因进行挖掘。基于PacBio RSII测序平台对乳杆菌SWUN5815进行全基因组测序分析和GO、KEGG、COG和NR数据库进行基因组基本功能注释。结果表明:1)植物乳杆菌SWUN5815的基因组大小为3.27 Mb,GC含量44.59%;2)预测到3 258个编码基因,编码基因总长度为2 814 147bp,平均长度为864bp;3)编码基因通过功能数据库对该菌株基因组基本功能注释和代谢通路基因信息注释得知,SWUN5815基因组中包括5个基因参与抗氧化活性过程,2个基因参与免疫过程;基因组中包含了抗生素、生物降解等代谢过程;可调控免疫和炎症的相关通路;基因组中含有18种已知细菌素基因;有4个合成ABC型细菌素转运系统的功能序列。综上,SWUN5815全基因组测序及分析挖掘其特异性功能基因有利于研究其益生特性提供基础,为菌株作为抗生素替代品的益生菌和饲料添加剂的应用研究提供了重要的参考数据。     

The genome of the sea urchin Strongylocentrotus purpuratus

We report the sequence and analysis of the 814-megabase genome of the sea urchin Strongylocentrotus purpuratus, a model for developmental and systems biology. The sequencing strategy combined whole-genome shotgun and bacterial artificial chromosome (BAC) sequences. This use of BAC clones, aided by a pooling strategy, overcame difficulties associated with high heterozygosity of the genome. The genome encodes about 23,300 genes, including many previously thought to be vertebrate innovations or known only outside the deuterostomes. This echinoderm genome provides an evolutionary outgroup for the chordates and yields insights into the evolution of deuterostomes.     

基于高通量测序的低温胁迫下赤桉miRNAs的挖掘与分析

目的 预测、挖掘和分析涉及赤桉Eucalyptus camaldulensis低温胁迫应答的miRNA,为研究其调控赤桉低温胁迫应答的分子网络奠定基础。方法 采用高通量测序对低温处理组和对照(CK)组的赤桉组培苗茎尖进行小RNA测序。以miRBase21.0、Rfam14.1和巨桉E. grandis基因组为参考数据库,利用Bowtie、miREAP和miRDeep2等软件进行miRNA预测,使用RNAfold对预测到的miRNA前体进行二级结构的折叠;采用psRNATarget预测靶基因,通过DEGSeq包分析差异表达的miRNA,并对它们进行GO注释和KEGG富集分析。结果 在赤桉中,共预测到隶属于54个家族的392个已知miRNA和97个新miRNA;其中,CK组共预测到282个已知miRNA,65个新miRNA;低温处理组共预测到329个已知miRNA,51个新miRNA。挖掘到80个在低温处理下显著差异表达的miRNA,包括55个上调和25个下调。GO基因功能注释和KEGG富集分析的结果表明,这些差异表达miRNA可能通过参与代谢通路、次生代谢物的生物合成、细胞膜的改变、信号转导和生物调节等响应低温胁迫。此外,还挖掘到25个可能与ICE1-CBFs-COR通路有关的miRNA。结论 借助高通量测序和生物信息学软件初步得到了低温胁迫下差异表达的赤桉miRNA,为进一步分析这些miRNA在赤桉低温胁迫中的分子功能提供一些参考。     

基于高通量测序的动物基因组研究进展

动物基因组学研究是进行动物遗传资源保护和利用以及分子育种的一项重要基础工作,高通量测序技术的出现为动物基因组学研究带来了革命性飞跃。文章对基于高通量测序技术的动物基因组从头测序、重测序、简化基因组测序等基因组学研究进行了综述,总结了相关的生物信息分析内容,并对不同分析工具及方法进行了比较分析。最后,讨论了当前高通量测序技术存在的问题,对该技术未来发展方向进行了展望。     

高通量测序技术在农业研究中的应用

随着高通量测序技术的不断发展和测序成本不断降低,高通量测序近几年在现代农业研究领域中得到了充分应用,为新品种选育和品质改良带来了新的科研方法和解决方案,加快了新品种的育种进程。高通量测序技术的主要应用方向包括对农作物和栽培品种进行全基因组从头测序和深度重测序、遗传差异分析、分子标记开发、遗传连锁分析、表观遗传分析和转录组分析等。本文系统阐述了近几年高通量测序技术在农业研究中的应用进展,展示高通量测序在现代农业研究领域的广泛应用前景。     

大花序桉基因组SSR的分布特征及序列分析

【目的】分析大花序桉基因组SSR的分布特征及序列分析,为大规模开发大花序桉分子标记辅助育种的SSR标记提供理论依据。【方法】通过高通量测序获得大花序桉基因组序列信息,经严格过滤、拼接和组装后获得scaffolds,利用MISA网站对Scaffolds进行SSR位点检索及分析,并利用Primer 5.0对具有较大多态性开发潜力（二基元重复次数≥10、三基元重复次数≥7）的SSR标记进行引物设计,随机挑选48对基因组SSR引物进行有效性检测及有效扩增引物筛选。【结果】大花序桉基因组共含有177750个SSR位点,包括171530个SSR独立位点和6220个复合型SSR位点;SSR发生频率为17.86%,分布密度为1/3.13 kb。大花序桉基因组SSR基元类型较丰富,以单核苷酸重复基元类型数量最多,占基因组总SSR数量的69.33%,其次为二、三核苷酸重复基元类型,分别占基因组SSR数量的21.01%和7.58%,四、五、六核苷酸的重复基元类型所占比例均相对较低,三者的比例含量总和为2.08%。SSR基元类型以AG/CT占绝对优势（16812个）,其次为AT/AT（8193个）和AAG/CTT（4404个）。从48对SSR标记引物中筛选出31对引物能有效扩增出清晰、明亮条带且大小与预期相符,其中有14对在6个大花序桉样本中均呈现多态性,多态百分率为29.17%。【结论】大花序桉基因组SSR位点发生频率高,基元类型较丰富,SSR多态性标记开发潜力大。该研究结果为进一步大花序桉SSR引物开发和筛选,以及开展大花序桉及其他桉树遗传多样性分析和遗传图谱构建提供依据。     

Recent Research Progress in Foxtail Millet(Setaria italica)

作为一种重要的粮草兼用作物。谷子广泛地种植于黄河流域且现在仍然存在于中国北方地区。随着农业发展和人们生活水平的提高,在干旱半干旱地区的种植面积也来越少。但是,由于谷子的基因组比较小及自花授粉。它非常适合作为全基因组研究及用作生物燃料和碳4作物光合的研究模式作物。在2012年,谷子全基因组序列被成功测序。因此,谷子可以用来研究植物形态、生理生化及比较功能基因组学。为了更系统地了解谷子研究进展,我们从种质资源、传统育种、生理生化、分子标记、遗传图谱构建、基因定位及基因组测序比较基因组等方面进行综述。这将为未来研究谷子打开一扇窗户。