三代测序技术及其应用研究进展

通过DNA测序不仅可以更好地认识生命的本质,了解生物的差异性、进化及发展史,而且为重组DNA的研究提供了方向,在疾病诊断及基因分型方面具有非常重要的实用价值。首先从发现DNA是遗传物质开始,简要回顾了第一、二和三代测序技术的整个发展历程,以及各自的优缺点和主要测序技术或平台;其次,重点介绍了由PacBio公司开发的第三代测序典型技术--单分子实时测序技术（SMRT）和ONT纳米孔测序技术的原理、方法和技术流程,并总结了第三代测序技术的应用领域,包括基因组重测序、do novo测序、转录组研究、甲基化检测、与疾病相关的结构变异检测,以及流行病学中病毒准种分析等应用;再次,比较了三代测序技术在转录组测序和表观遗传学研究中的技术优势,第三代测序技术在基因组重复区域或结构变异等研究领域具有非常明显的优势,对多种疾病的研究意义重大,已成为未来重要的精准诊断工具,此外,凭借对重要经济物种遗传信息的解析,育种工作者通过建立基因与性状的关联,对持有优良性状基因的个体进行人工选育,大大缩短了育种年限;最后,对第三代测序技术在医疗、农业、环境等领域的应用前景进行了展望。     

全基因组测序在畜禽中应用的研究进展

在基因组研究方面,目前全基因组测序已由第一代测序技术发展到第三代测序技术,全基因组测序与传统方法相比具有更加全面、精准、高效等优势。随着测序技术的发展和费用的降低,全基因组测序（whole genome sequencing,WGS）技术逐渐成为基因组研究应用最广泛的技术。全基因组测序已经在畜禽起源进化、重要经济性状基因挖掘、分子育种等方面取得了诸多成果。通过全基因组重测序,能够发现拷贝数变异（copy number variation,CNV）及单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism,SNP）变异,丰富现有的CNV和SNP数据库,为抗病、生长、食欲、代谢调节、表型、环境适应机制及重要经济性状基因的分析提供重要数据。作者针对全基因组测序技术在主要畜禽上的研究进展,综述了全基因组测序在畜禽的品种遗传多样性、群体演变机制、功能基因挖掘等研究中的应用,并探讨了全基因组测序存在的问题,旨在为畜禽种质资源保护和分子育种实践提供参考。     

第三代测序技术的方法原理及其在生物领域的应用

在自然界中,生物DNA的碱基序列包含着生物体中绝大多数的遗传信息,破译这些碱基序列就成了探索生命奥秘的至关重要的课题。随着第二代测序技术(Next-Generation Sequencing,NGS)的发展和应用,其弊端正在显现,而第三代单分子测序技术在一定程度上可以弥补NGS技术在应用中的一些不足。本文阐述了第三代单分子测序技术的2个测序原理,介绍其在基因组、转录组、表观遗传学等方面的应用现状,同时对其未来发展进行展望。     

全基因组SNP分型技术在畜禽遗传育种研究中的应用

随着畜禽资源分子鉴定、物种进化、全基因组育种等热点领域的逐渐兴起,准确的全基因组SNP分型成为了畜禽基因组研究的关键。基因芯片、重测序、简化基因组测序及靶向捕获测序等全基因组SNP分型技术已广泛应用于畜禽基因组研究中。本文概述了全基因组SNP分型技术的原理及其在全基因组关联分析、选择信号分析和畜禽遗传资源背景分析等方面的应用,以期为畜禽基因组研究和育种应用提供借鉴和参考。     

DNA测序技术发展及其对动物科学研究的影响

基因组是生物遗传信息的集合,开展生物基因组遗传信息的研究工作,将极大促进生物学的发展,探索生命的奥秘。近年来,DNA测序技术得到了突飞猛进的发展,以第二代测序技术(Next generation sequencing)为依托的DNA序列读取技术,具有高通量、低成本的特点。第二代测序技术在动物科学中的运用,对于阐释和掌握动物生长发育、遗传变异、繁殖和消化代谢等生命规律发挥了重要的作用。随着测序技术的发展,第三代测序技术(单分子测序技术)全面应用,将进一步推动动物科学的飞速发展。     

深度测序技术在畜禽疫病诊断中的应用

下一代测序(NGS),也被称为深度、高通量或大规模并行测序,可一次同时测定几十万到几百万条核酸分子序列。在畜禽疫病中应用于复杂诊断和密集监测、病因学、基因组学、进化和流行病学,以及宿主-病原体相互作用和感染生物学等方面。本综述首先简要介绍了深度测序技术,并通过实例对深度测序在畜禽疫病诊断中的应用进展进行阐述,为今后的相关研究提供些许参考。     

高通量测序技术及其在生物学中的应用

高通量测序技术是当今基因组学研究中最为重要的方法之一。基因测序技术经过几十年的发展,已经从第1代Sanger测序技术发展到第3代单分子测序技术。新兴的第3代测序技术虽有亮点,但仍有许多不完善的地方,因此,第2代高通量测序技术仍是基因组测序中最为常用的技术。高通量测序技术应用非常广泛。笔者对这3代测序技术的优缺点及其在生命科学中的应用进行了详细的阐述。     

RNA-Seq技术在瘤胃微生物研究中的应用进展

反刍动物瘤胃内多种多样的微生物组成一个复杂的微生态系统,它们在瘤胃内物质消化过程中发挥重要作用。RNA-Seq技术的出现为反刍动物瘤胃微生物的研究提供了前所未有的机遇。本文主要从新一代高通量测序技术出发,阐述RNA-Seq技术在瘤胃微生物代谢酶特性、瘤胃微生物的多样性、瘤胃微生物新功能基因方面的应用,以期为瘤胃微生物的研究提供参考。     

下一代测序技术在食源性致病微生物风险识别和溯源中的应用

下一代测序技术是一次性可对几十万到几亿的DNA分子进行序列测定的高通量技术,正广泛应用于生命科学各个领域。为了解下一代测序技术的发展现状及应用情况,本文综述了下一代测序技术的基本情况,与传统微生物检测方法相比的优势,以及在食源性致病微生物风险识别和溯源方面的应用,以期为食源性致病微生物风险监测和食源性疾病防控等提供参考。     

三代测序技术及其应用研究进展

通过DNA测序不仅可以更好地认识生命的本质,了解生物的差异性、进化及发展史,而且为重组DNA的研究提供了方向,在疾病诊断及基因分型方面具有非常重要的实用价值。首先从发现DNA是遗传物质开始,简要回顾了第一、二和三代测序技术的整个发展历程,以及各自的优缺点和主要测序技术或平台;其次,重点介绍了由PacBio公司开发的第三代测序典型技术——单分子实时测序技术(SMRT)和ONT纳米孔测序技术的原理、方法和技术流程,并总结了第三代测序技术的应用领域,包括基因组重测序、do novo测序、转录组研究、甲基化检测、与疾病相关的结构变异检测,以及流行病学中病毒准种分析等应用;再次,比较了三代测序技术在转录组测序和表观遗传学研究中的技术优势,第三代测序技术在基因组重复区域或结构变异等研究领域具有非常明显的优势,对多种疾病的研究意义重大,已成为未来重要的精准诊断工具,此外,凭借对重要经济物种遗传信息的解析,育种工作者通过建立基因与性状的关联,对持有优良性状基因的个体进行人工选育,大大缩短了育种年限;最后,对第三代测序技术在医疗、农业、环境等领域的应用前景进行了展望。     

高通量测序技术及其在鹿茸生物学领域的应用

随着测序技术的快速发展,各种新方法层出不穷,其测序数据量也在呈几何级数增长。文章对目前最具有代表性的4种高通量测序技术———焦磷酸(GS FLX)测序法、单分子阵列技术(Solexa)测序法、连接酶(SOLiD)测序法和单分子(HeliScope)测序法的测序原理、基本操作流程和测序能力作一综述,并对高通量测序技术在鹿茸生物学研究方面的应用进行了分析。     

简化基因组测序在畜禽应用中的研究进展

简化基因组测序(reduced-representation genome sequencing, RRGS)是指利用生物信息学方法设计标记开发方案,富集特异性长度片段,应用高通量测序技术获得海量标签序列来代表目标物种全基因组信息的测序方法。通过RRGS能够发现更多新的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)位点,为研究控制畜禽生长发育、肉质调控、代谢调节基因及其遗传进化多样性提供重要基础分析数据。文章主要对RRGS中的限制性酶切位点相关DNA测序(restriction-site associated DNA,RAD-seq)、2b-RAD(ⅡB restriction-site associated DNA)、双酶切简化基因组测序(double digest RAD,ddRAD-seq)和基因分型测序(genotyping by sequencing, GBS)四种技术原理及在畜禽分子标记开发、遗传图谱构建和数量性状定位(QTL)方面的应用进行综述,旨在为简化基因组测序在畜禽育种研究中的应用提供基础资料。     

基于高通量测序技术挖掘分子遗传标记及其在蛋鸡生产中的精准应用

高通量测序技术是研究物种复杂生物性状遗传机制的基础,随着高通量测序技术的不断优化提升,一些与生物表型性状密切相关的基因组变异被精准地挖掘出来,其中包括单核苷酸多态位点(SNP)、小片段的插入或缺失(Indel)、拷贝数变异(CNV)以及结构变异(SV)为代表的分子标记。与传统遗传标记相比较,分子遗传标记具有多态性高、遍布整个基因组、检测手段简单快捷以及成本低廉的特点。通过检测覆盖全基因组范围内的分子标记,利用基因组水平的遗传信息对个体或群体遗传资源进行评估,能够缩短世代间隔、提高选种的准确性,进而在短期内取得较大的遗传进展。作者从高通量测序技术挖掘分子遗传标记角度入手,综述了三代测序技术发展历程和应用领域以及三代分子遗传标记检测技术在蛋鸡种业创新中的应用,并详细阐述了高通量测序技术与分子遗传标记相结合在蛋鸡群体遗传多样性及进化分类、群体遗传图谱的构建和功能基因定位、数量性状形成的遗传机制解析和质量性状形成的遗传机制解析等4个方面的精准应用,以期为蛋鸡基因组选择进入实质应用阶段提供科学依据和指导。     

基于基因组重测序的地方畜禽选择信号研究进展

选择信号是畜禽进化过程中遗留在基因组上的遗传印记,探究种群间选择信号的特征有助于了解种群遗传进化和选择进展,将正向选择应用于育种可提高育种进程。重测序等相关分子技术的发展为研究基因组进化影响表型提供了方法和机会。本文综述了基于基因组测序技术的地方畜禽在长期驯化中的选择信号,为地方畜禽的进化发展研究提供了理论基础。     

高通量测序技术的发展及其在畜禽上的应用

 高通量测序技术是测序技术发展历程中的一个里程碑,具有可一次同时对几十万甚至到几百万条DNA分子测序和一般的读长较短等功能。这些功能实现了对某种物种的基因组或转录组更深入细致的研究和分析,所以高通量测序技术也被称为深度测序技术或者下一代测序技术。论文主要针对高通量技术的种类、发展、应用以及在畜禽上的使用价值和前景进行介绍。     

纳米孔测序技术在动物疫病防控中的应用

纳米孔测序是基于单分子的第三代基因测序技术,具有便于携带、实时测序、超长读长等技术优势。近年来,纳米孔测序技术发展迅速,在动物疫情现场处置、流行病学调查监测、动物疫病临床快速诊断、病原体基因组学研究等动物疫病防控领域得到广泛应用。通过综述可以发现纳米孔测序具有如下应用方面的特点：可及时准确鉴别病原体,给出精准检测结果,有助于基层有效应对突发、新发、外来动物疫情;可与PCR联合应用,快速获得病原体全基因组序列,为病毒遗传变异和流行病学分析提供重要参考和理论依据;可用其探索建立灵敏可靠、灵活机动、快速反应的病原体监测预警网;可利用其优势建立较全面的病原体基因库,为后续的临床耐药性分析及用药指导提供建议。随着纳米孔测序技术的不断发展,其在测序通量、准确度和自动化程度,测序成本与周期,数据分析软件的丰富性和易用性等方面有望进一步改善。     

高通量测序技术的发展及其在生命科学中的应用

DNA测序技术从以Sanger法为代表的第一代测序技术到如今的高通量测序(HTS)技术,经历了漫长而曲折的发展过程,如今该技术在动植物基因组的研究中获得了很大的成功,它的问世可以使人们以更低廉的价格,更全面、更深入地对全基因组进行分析.作者阐述了几种关于HTS的测序技术平台:Roche/454测序技术、ABI/SOLID测序技术、Illumina/Solexa测序技术、单分子测序技术及Ion Torrent测序技术,并且还归纳了HTS在基因组学、转录组学及表观基因组学等方面的应用.     

动物基因组学重测序的应用研究进展

随着第二代测序技术的研发和应用,基因组学的研究不断出新,为其带来了更新的科研方法和解决方案。基因组测序可以更深地了解一个物种的分子进化、基因组成和基因调控等特点,特别基因组重测序技术的发展和应用,将基因组学的研究推向了多领域、多样化、多功能的新阶段。现已从变异检测、性状定位、遗传图谱构建、群体进化分析等方面取得丰硕成果。文章阐述了动物基因组重测序学领域中全基因组测序技术和简化基因组测序技术的应用现状和发展趋势。     

动物宿主遗传背景与肠道微生物关系研究进展

随着新一代高通量测序技术的飞速发展,采用宏基因组测序技术广泛和深入地了解环境微生物的组成、分布和功能等成为可能。截至目前,包括人类在内的多种动物的肠道微生物研究已经贯穿于宿主疾病、营养、代谢、调控、遗传、行为等多个方向。尽管如此,动物肠道微生物的属性,特别是其与宿主和外部环境间的关系还不是十分清楚。文章从基因组、单基因和关联分析层面介绍了动物宿主遗传背景同肠道微生物间关系的研究进展,阐释了肠道微生物的数量性状特性及遗传力估计结果,并提出肠道微生物研究中存在的问题和未来展望,为动物宿主和肠道微生物互作机制研究提供一定的借鉴和参考。     

纳米孔测序技术在疾病检测中的研究进展

近几年兴起的纳米孔测序技术(nanopore sequencing)为新一代测序技术,又称第三代测序技术,已开始应用于细菌、病毒、抗生素耐药及动物疫病等多个领域的检测。虽然在实际应用中仍存在一些瓶颈,包括测序精度不高、样品制备过程需要优化等,但该技术在疾病检测方面存在明显优势,包括可直接检测碱基修饰,超长读长、高分辨率和实时测序以及强大的生物信息学支持。未来,随着准确性的提高和性能的不断改进,加之在成本、测序时间和生物信息学分析方面的明显优势,纳米孔测序技术有望在临床实验室成为疾病检测的重要选择。本文通过综述该技术的原理、应用及在疾病检测中的优势,以期为纳米孔测序技术的进一步应用研究提供支持。