动植物基因组 de novo 测序

技术简介

基因组从头测 (de novo sequencing)，是指不依赖参考序列信息对某个物种的 DNA 进行从头测序和拼接、组装，从而获得该物种的全基因组序列图谱。采用该技术，可以更好地了解个体遗传特征，为该物种的后基因组学研究奠定坚实基础。

样品要求

(1) 样品类型：单倍体、纯合二倍体或杂合率低于 0.5% 的二倍体基因组 DNA 样品；

(2) 样品需求量：小片段文库 ≥1 µg；2 Kb~6 Kb 大片段文库  ≥20 µg；10 Kb 大片段文库  ≥30 µg；20 Kb 和 40 Kb 大
片段文库 ≥60 µg；完成全基因组测序样品 DNA 量需求约为 500 µg~1 mg；

(3) 样品浓度：小片段文库 ≥30 ng/µL，大片段文库 ≥133ng/µL；

(4) 样品纯度：OD260/280=1.8~2.0；无蛋白质、RNA污染或肉眼可见杂质污染；

(5) 样品质量：基因组完整。

技术参数

推荐数据量：

简单基因组：100-150x， 复杂基因组：200-300x

服务周期： 6 个月以上（视基因组情况而定）

信息分析：

(1) 原始测序数据质量控制，包括去除接头污染，N 含量较多和低质量的 reads；

(2) 基因组组装；

(3) GC 含量分布分析和深度分析；

(4) 染色体区域和基因区域覆盖度评估；

(5) 基因组注释，包括重复序列注释，基因结构预测，基因功能注释和 non-coding RNA 注释；

(6) 基因组进化分析：基因家族鉴定，系统发育树构建，基因组共线性分析，物种分歧时间估算等。

案例分析

游隼和猎隼全基因组测序分析捕食生活方式的进化^[1]

研究背景

作为顶级食肉动物，隼形目具有独特的形态、生理和行为适应性，使得它们能够成为成功的捕食者。游隼还被被誉为"世上最快的动物"。

研究目的

为了解游隼和猎隼捕食性的进化基础，分别对这两种猛禽进行了全基因组测序及分析。

研究结果

分析表明游隼和猎隼约在 210 万年前共享一个祖先，经与鸡、斑胸草雀基因组比较后，发现游隼和猎隼基因组中大片段重复相对较少，还不到基因组的 1%；转座子组成与斑胸草雀最为相似。此外，在鸡和斑胸草雀中存在的嗅觉受体 γ-c  簇基因扩张，在游隼和猎隼并不存在，研究人员认为这有可能与游隼和猎隼依赖于视觉定位猎物有关。一般所有的鸟类基因组中都存在基因损失，但游隼和猎隼的基因丢失要比基因获得严重很多。

图1. 5 种鸟的比较基因组分析

(a )单拷贝直系同源基因的 4 倍兼并位点构建系统发育树。

(b) 韦恩图展示 5 个物种共有和特有基因家族。红色：游隼；粉色：猎隼；浅蓝色：鸡；橙色：火鸡；绿色：斑胸草雀。

(c) 5 个物种嗅觉受体基因氨基酸序列构建 NJ 树。

参考文献
[1].  Xiangjiang, Zhan. et al. Peregrine and saker falcon genome sequences provide insights into evolution of a predatory lifestyle. Nature Genetics 45,563–566, doi:10.1038/ng.2588 (2013).