【植物基因组学】生菜基因组的测序与组装

文章发于2018年8月10日

导读

KeyGene计划使用高通量测序设备PromethION提供的超长读长和高数据输出，为植物病原体和复杂植物基因组生成连续、高质量的基因组组装。

关键词：PromethION，高通量，大型复杂基因组，基因组装，植物

生菜是一种重要的农作物，全球每年生菜收成约为740亿棵。KeyGene公司希望通过性状发现和精确育种来实现创新型作物研究，增加抗蚜虫生菜品种，减少对农药的需求。利用PromethION，他们对大小为2.7Gb的生菜（Lactuca sativa）基因组进行了测序和组装。

用短读长测序大型复杂植物基因组产生的基因组组装通常高度片段化。KeyGene计划使用高通量测序设备PromethION提供的超长读长和高数据输出，为植物病原体和复杂植物基因组生成连续、高质量的基因组组装。

提取植物DNA常常要面临植物细胞壁、植物细胞中的多糖和次生代谢物所带来的挑战。目前也没有可以用于多种不同植物种类、组织、以及不同条件下萃取DNA的通用方案。DNA的质量取决于DNA的纯度和完整性。来自KeyGene的Alexander Wittenberg团队发现，想要提取高质量的DNA，分离出干净的细胞核是关键。他们发现来自Circulomics的植物提取试剂盒非常成功。

通过在PromethION上对两个生菜系进行测序，研究小组生成了覆盖度为100x的两个生菜系的基因组。单个PromethION测序芯片的最高产出为76Gb，相当于约30x的基因组覆盖度，其中N50为29Kb。为确保组装及时完成，他们使用了部分数据（40x的最长的测序读长)，用minimap2和miniasm运行了一种从头组装的方法。结果显示基因组大小为2.56 Gb，其中contig N50为7.3Mb（1169个contig）。该从头组装与2017年发表的一个生菜基因组显示出高度的共线性，同时较2017年的组装呈现出明显的改进。这个2017年发表的生菜基因组大小为2.21Gb，contig N50为36Kb（21116个contig）。通过使用Bionano光学图谱的混合方法，他们成功生成了一个N50为145Mb的scaffold，仅用34个contig完成了接近染色体水平的组装。

Alexander表示，PromethION是能够加速农作物创新研究真正的“游戏改变者”。

文献来源：

Alexander Wittenberg. 视频演讲：

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https://londoncallingconf.co.uk/lc18/whats-on?field_talk_value=breakout#modal=PromethIONsequencingofcomplexplantgenomes

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