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中国农业大学赖锦盛教授团队开发高效低成本测序技术HITAC-seq

BioArt植物网易号 2021年06月28日 报道 浏览次数:

2021年6月24日,JGG在线发表了中国农业大学赖锦盛教授团队题为“HITAC-seq enables high-throughput cost-effective sequencing of plasmids and DNA fragments with identity-tracked”的研究论文,报道了最新建立的HITAC-seq方法在长序列测序和复杂结构解析中的优势。

DNA测序技术的发展极大推动了人类对生命科学现象本质的洞察。1970年代,吴瑞与Frederick Sanger等先后建立了最早的DNA测序方法 (以下简称“一代测序”) ,与同时期建立的基因工程方法共同促进了人类对生物学“圣杯”的理解。时至今日,一代测序仍是验证二代测序、各类型PCR衍生技术、芯片技术、质谱法乃至三代测序的金标准。一代测序是针对一个反应、一条序列 (通常800 bp~5 kb) 进行测序,因此低通量与高成本是其固有特征。目前广泛应用的二代测序使得测序成本降低了至少4个数量级。然而,二代测序因其短读长的特点,对较长的完整DNA片段测序力有未逮,在进行候选基因分析、基因驯化分析、合成生物学、全基因组蛋白互作筛选或CRISPR编辑位点检测等新兴领域的研究时,仍需要低通量高成本的一代测序。

为满足此领域迫切需求,该文作者建立了HITAC-seq (Highly-parallel Indexed Tagmentation-reads Assembled Consensus sequencing) 方法。HITAC-seq将二代测序的高通量低成本优势与高效的生物信息学处理流程 (HITAC-assembler) 相结合,应用于常规只能依赖一代测序的样本,弥补了后者低通量高成本的固有缺陷。该方法以两级索引 (Index) 的方式构建测序文库,数据产出后使用HITAC-assembler进行数据拆分和组装便可得到样品的全长序列 (图1) 。实验证明HITAC-seq方法可以对长达10 kb样品进行测序,并且保留一代测序读出序列的高准确性。

图1 HITAC-seq工作原理

鉴于HITAC-seq读长优势,其成为鉴定较大结构变异的一把利器。研究人员利用HITAC-seq对重要玉米驯化基因ZmSWEET4a进行受选择分析 (图2) ,成功鉴定到潜在受选择功能区域,并且通过瞬时表达系统证明在受选择区域中存在的1.3 kb的copia逆转录转座子可能是功能元件。随着二代测序技术特别是高通量测序仪的持续升级,该方法的应用前景将更为广阔。

图2 利用HITAC-seq对重要玉米驯化基因ZmSWEET4a进行受选择分析

中国农业大学国家玉米改良中心博士研究生高翔为该论文第一作者,赖锦盛教授为通讯作者。中国农业大学硕士研究生莫伟鹏参与开发了HITAC-assembler。相关工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金资助。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.jgg.2021.05.009

BioArt植物网易号2021年6月28日


责任编辑:刘铮
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