组学君喊你来看榜—2015三代测序基因组文章TOP榜

2022-06-06 09:36:20

相约2016！

随着后基因组时代的到来，研究者的目光转向了功能基因组、比较基因组、进化基因组等领域的研究。此时Draft genome中组装顺序、重复区gap、染色体结构变异区的组装错误等成为了后基因组研究的瓶颈，这个时候迫切需求对draft genome升级及高质量参考基因组的获得。通过过去几年PacBio技术的发展，已能得到微生物基因组完成图（真菌基因组近完成图），解决微生物领域大量问题，更参与了大型基因组的升级和de novo组装，为动植物基因组领域研究添砖加瓦。组学君盘点了2015年PacBio技术在大型基因组升级和de novo组装中的”杰出贡献”，此处应该有掌声！

PacBio SMRT测序解决人类基因组复杂序列难题

2015-1-29 Nature

研究策略：PacBio RS Ⅱ P5C3（41×）

作为目前最完整的哺乳动物基因组参考序列，人类基因组经过十几年的不断完善，仍然存在160多个gap。人类基因组中的结构变异等复杂信息仍知之甚少。在这篇文章中，研究人员利用PacBio测序，成功填补了GRCh37上55%的gap，其中包括78%的短串联重复序列，存在于高GC基因组区域；确定了26,079个常染色质结构变异，包括染色体倒置、复杂插入片段及大量长串联重复，大部分变异之前未曾报道过。这篇文章的发表，令人类基因组的完整性得到了重要提升。

果蝇Y染色体新基因的发现

拨开假基因、转座子和高度重复序列的云雾

2015-8-21 PNAS

研究材料：黑腹果蝇Drosophila melanogaster

研究策略：基于黑腹果蝇基因组NCBI accession JSAE00000000.1数据进行MHAP, PBcR, FALCON, Illumina reads验证组装结果

与哺乳动物性染色体同源模式不同，果蝇的XY染色体并不同源，大多数Y连锁基因是常染色体旁系同源基因，因此，果蝇Y连锁基因主要来源于常染色体的转移。研究人员利用已有的PacBio测序数据研究了黑腹果蝇Y染色体中一段复杂区域，发现之前未确定的基因FDY，这个基因所在的区域有55 kb，含有假基因、转座子和高度重复序列。FDY来源于常染色体基因vig2的近期复制，能为早期阶段果蝇Y连锁基因的建立提供信息，同时论证了果蝇Y染色体如何积累常染色体基因。研究人员在文章中说：“PacBio技术解决了腹黑果蝇复杂区域的难题，得到几乎无错的FDY区域组装，这是我们曾经耗费大量工作也未能解决的难题”。

扁虫为何可以再生

一个重复度极高的复杂基因组

2015-8-23 PNAS

研究材料：扁虫Macrostomum lignano

研究策略：基因组1. PacBio RS Ⅱ P4C2（130×） 2.Hiseq 2000 （170×）;

转录组 Hiseq 2000

扁虫有着令人惊叹的再生能力，受伤之后可以产生大量的躯干干细胞群——即副胚层——再生出几乎完整的新机体。这一独特性质吸引了大量学者来研究扁虫进化机制，如组织自我更新、细胞特异性、细胞再生等。由于之前已经发布的基因组参考序列有许多gap和注释不完整，功能研究受到极大限制。但是扁虫基因组极为复杂，约75%的基因由简单重复序列和转座子序列组成，利用NGS短读长得到的组装结果很不理想（contig N50 = 222 bp）。因此研究人员利用130×PacBio 长读长数据获得了更好的组装结果（contig N50 = 64 kb）。在此基础上，结合转录组分析和功能实验等，研究人员对干细胞功能相关的细胞信号通路进入了深入研究。

耐旱草

复杂基因组元件蕴藏着什么样的宝贵信息？

2015.11.11 Nature

研究材料：耐旱草Oropetium thomaeum

研究策略：纯三代组装 (72X)

一个精细组装的大基因组参考序列，是挖掘复杂基因组元件功能的基本前提。Donald Danforth植物科学中心的研究人员及其合作者运用三代PacBio RSⅡ测序平台，以72倍的覆盖度分析了Oropetium 245 Mb的基因组，组装得到近乎完整的基因组参考序列（Contig N50＝2.4Mb），并且准确性超过99.999%，检测到很多之前二代测序无法组装的区域，包含端粒和着丝粒序列、长末端重复反转录转座子、串联重复基因以及其他难以接近的基因组元件，发现了大量与耐旱相关的基因组元件，对其耐旱分子机制有了更深入的理解。

赤小豆基因组

多种基因组组装策略之横向比较

2015.11.30 Nature Scientific Reports

研究材料：赤小豆Vigna angularis

研究策略：Assembly_1，Roche454和Illumina数据混合de novo组装；Assembly_2 ，Illumina-only de novo组装；Assembly_3 ，PacBio de novo组装；通过小豆V. angularis cv. ‘Erimoshouzu’ (JP37752) 与V. nepalensis (JP107881)的F2构建高密度遗传连锁图，辅助优化组装结果。

赤小豆是东亚第二重要的豆类作物品种，目前赤小豆主要的培育方向是种子质量、耐寒能力及抗病性能。文章中比较了赤小豆基因组组装中的三种策略——基本代表了目前主要的de novo组装方法。从组装结果来看，纯三代组装方法能够明显提升组装结果。

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