利用三代测序技术鉴定c.586T>C突变导致的Bel亚型

目的利用PacBio三代测序技术鉴定c.586T>C突变导致的Bel亚型,并分析Bel亚型家系的血型血清学特点。方法ABO血型表型检测使用血清学方法,对ABO正反定型不符的家系标本进行ABO基因第6、7号外显子Sanger测序。利用PacBio三代技术对先证者及其子女的3例样本进行ABO基因全长单体型分析。结果先证者血清学表型为Bel亚型,测序技术鉴定ABO基因序列第7外显子存在c.586T>C位点突变,三代测序单体型鉴定先证者ABO基因型为ABO^(*)BEL(c.586T>C)/O01.02,其长子和长女基因型为:ABO^(*)A1.02/BEL(c.586T>C)、ABO^(*)B.01/BEL(c.586T>C)。结论c.586T>C位点突变是导致本例Bel的分子基础,PacBio三代测序技术能够精准鉴定ABO亚型单体型。

三代测序和单细胞转录组测序技术在家畜雄性生殖领域的研究进展

雄性家畜优良的繁殖性能可以提高养殖效益,促进家畜种群的改良和生产性能的提升,而睾丸正常发育是雄性哺乳动物精子发生及有效繁殖力的先决条件。近年来,高通量测序技术已广泛应用于哺乳动物睾丸发育及精子发生的各项研究中。其中三代测序和单细胞转录组测序技术已经成为深入研究家畜雄性生殖及精子发生机制的有效工具。文章综述了雄性睾丸发育,三代测序和单细胞转录组测序技术及其在睾丸发育中的应用和研究进展,揭示出与雄性生殖发育相关的关键基因和途径,为提高家畜的繁殖效率及研究生殖疾病的病因提供参考依据。

200例地中海贫血第三代测序检测及结果分析

目的 应用第三代测序技术(三代测序)检测地中海贫血(地贫),了解地贫基因类型、构成比等,为地贫的诊断提供理论依据。方法 选取200例就诊于我院门诊可疑地贫的患者,行血常规及血红蛋白电泳检查进行地贫初筛,再进一步行三代测序检测并统计分析。结果 200例患者中男性92例,女性108例,年龄(27.07±5.18)岁。血常规及血红蛋白电泳检出地贫初筛阳性120例(60.0%),进一步行三代测序检出地贫基因阴性36例(30.0%),基因阳性84例(70.0%),其中α地贫47例(56.0%),β地贫34例(40.5%),α/β复合地贫3例(3.6%)。地贫初筛阴性80例(40.0%),行三代测序检出地贫基因阳性28例(35.0%)。三代测序共发现18种基因型,包括8种常规地贫基因检测试剂盒无法检出的类型和4个罕见类型。结论 血常规及血红蛋白电泳能筛出高度疑似地贫的人群,但存在较高的漏诊率,三代测序能明确地贫基因型及检出罕见基因突变,提高地贫检出率,且较常规地贫基因试剂盒检出更多基因型。

基于PacBio三代测序的高质量汶上芦花鸡基因组的组装

【目的】汶上芦花鸡为中国唯一的芦花羽地方鸡品种资源,芦花基因可伴性遗传,芦花羽性状可用于雏鸡的自别雌雄。试验旨在丰富家鸡基因组信息,获取汶上芦花鸡全基因组序列,为鸡伴性芦花羽分子机制研究提供材料。【方法】以汶上芦花鸡为试验动物,基于BGI MGISEQ构建小片段文库进行基因组特征评估,利用PacBio三代测序技术、Hi-C技术组装及构建汶上芦花鸡全基因组信息数据库,利用生物信息学方法对获得的基因组序列进行组装和功能注释。【结果】试验共获得BGI二代测序数据量59.70 Gb;获得PacBio三代测序数据量31.13 Gb,reads平均长度为15362 bp;获得Hi-C数据量95.37 Gb;拼接和初步组装得到基因组大小为1.12 Gb,经Hi-C辅助组装后,共有1.07 Gb的序列挂载到41条染色体上,挂载率95.62%,基因组contigs N50为9.61 Mb,scaffold N50为91.29 Mb,BUSCO评估为98.50%,基因组连续性和完整度良好;预测基因组有22.57%的重复序列,有426个tRNAs、56个rRNAs、260个miRNAs和308个snRNAs;共预测得到蛋白编码基因17338个,其中96.00%的基因在数据库中得到了功能注释;组装获得汶上芦花鸡Z染色体长度约88.23 Mb,预测并注释到蛋白编码基因742个,这些基因显著富集于氨基酸、脂肪等代谢相关通路,在汶上芦花鸡Z染色体上准确定位了TYRP 1、CDKN 2 A、SLC 45 A 2等羽色相关基因。【结论】研究获得了汶上芦花鸡高质量染色体水平基因组,丰富了家鸡基因组遗传信息,准确定位了Z染色体上一些羽色相关基因。研究结果可为从全基因组水平挖掘汶上芦花鸡优异性状调控机制奠定基础。

基于三代测序技术的RHD、RHCE基因mRNA研究

目的建立基于Nanopore的RH基因mRNA三代测序方法,探讨D阳性和D^(el)表型中RHD、RHCE基因mRNA转录本的种类和表达水平差异。方法选取2021年3月~2022年5月成都市各医院送检至本实验室的经RhD血清学初筛及确证试验阴性的RhD阳性标本5例、D^(el)型标本5例。分离有核红细胞和白膜层,提取DNA和RNA,采用PCR-SSP对RhD阳性、D^(el)型基因分型,mRNA逆转录为cDNA后,采用1对引物同时对RHD、RHCE基因的全长mRNA扩增。分别采用Sanger测序和基于纳米孔的三代测序技术对扩增产物进行测序,并对RHD、RHCE基因mRNA转录本的不同剪接体种类和表达量进行分析。结果本研究建立的方法可同时扩增出RHD和RHCE的全长转录本,在10例标本中检测到了10种不同RHD基因mRNA转录本、9种RHCE基因mRNA转录本。D^(el)型中可检测到RHD的全长转录本(RHD-201),但表达量显著低于RhD阳性标本,D^(el)标本中转录本RHD-207(D^(el)789)表达量显著高于RhD阳性标本,转录本RHD-208(D^(el)8910+213)仅在D^(el)型个体中检出,其他RHD转录本以及所有RHCE转录本在2种个体中未发现显著差异。结论本研究成功建立了RHD、RHCE基因mRNA三代测序全长转录本异构体的分析方法,发现RHD、RHCE基因存在复杂的选择性剪接模式,为血型基因变异体mRNA选择性剪接研究提供了新方法。

三代测序技术在临床微生物检验中的应用进展

感染性疾病是一类常见的临床疾病。临床微生物室鉴定病原体物种与耐药性结果对治疗感染性疾病有重要指导作用,但传统培养耗时长、阳性率低,远不能满足临床需求,三代测序(TGS)技术采用不依赖于培养的鉴定方法,直接对DNA或RNA进行测序,耗时短、读长较长、体积袖珍,在临床微生物鉴定、耐药性判断和传染性疾病监控中发挥重要作用,是未来微生物室内与床旁检测病原体的重要发展方向。

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。

基于第三代测序技术的基因组组装方法及其在烟草中的应用

第三代测序技术凭借着片段读长更长的优势在基因组研究中得到广泛应用。为此,回顾了测序技术的发展,总结了三代测序技术的优缺点,重点对第三代测序技术的基因组组装方法,包括数据预处理、序列组装、组装之后的序列修补和序列的染色体定位方法进行了追踪和统计,同时介绍了测序技术和基因组组装方法在烟草基因组研究中的应用。

第三代测序技术的主要特点及其在病毒基因组研究中的应用

随着基因测序技术的创新和应用,新的高通量测序技术不断涌现,以Pacific Biosciences(PacBio)公司的单分子实时测序(single molecule real time sequencing)为代表的第三代测序(third generation sequencing,TGS)技术开始逐渐应用于基因组研究,包括大型基因组拼装、基因结构变异和表观遗传研究等方面。本文主要对TGS技术的原理、特点和应用,特别是在病毒研究中的应用进行介绍,并与第二代测序(next generation sequencing,NGS)技术进行比较,为基因组测序技术的选择及其临床应用提供一定参考。

第三代测序技术在转录组学研究中的应用

转录组学从整体水平系统研究转录过程,其发展离不开深度测序技术的不断进步。近年来,以单分子、长读长为特征的第三代测序技术,为从全长转录本水平研究转录组提供了机遇。本文就第三代测序技术在基因结构注释、RNA可变调控事件的鉴定及其组合搭配规律、以及候选基因结构与功能研究中的应用进行综述,并对其在全长转录本水平的定量转录组学研究、RNA修饰研究以及单细胞研究领域的应用前景进行展望。

第三代测序细菌基因组DNA提取方法的比较

为筛选有效提取细菌菌株总DNA的方法,分别采用SDS法、CTAB-SDS法、试剂盒法和改良试剂盒法对苏云金芽胞杆菌、粘细菌和放线菌进行总DNA的提取、电泳检测、NanoDrop 2000测定、PCR扩增.对放线菌和苏云金芽胞杆菌,用改良试剂盒法所提取的总DNA纯度较高,电泳条带清晰,DNA主带位于23 kb,单位体积菌液所提取到的总DNA较SDS法和CTAB-SDS法高,能满足下游的PCR扩增等分子操作.对待测样品所做的质检报告也证实样品合格,可用于后续建库、测序.而粘细菌提取到的总DNA由于它们的OD260/230在2.0以下,没有达到第三代测序样品的要求.改良试剂盒法所提取到的总DNA大多数可以满足第三代测序技术样品制备的要求.

第三代测序技术在遗传性耳聋基因拷贝数变异检测的临床应用

目的应用第三代测序技术(TGS)明确一例伴内耳畸形的男性聋儿的分子病因,并探讨TGS用于临床检测遗传性耳聋基因CNVs的可行性。方法应用基于纳米孔测序技术的TGS平台(Oxford Nanopore)对先证者行全基因组结构变异检测,对于检测到的基因组CNVs应用Sanger测序进行家系验证。结果TGS检测提示患儿Xq21.1(chrX:81079396-84457540)区域存在约3.38Mb、包含POU3F4基因的半合子缺失变异,确定了其准确的断点位置。经Sanger测序验证,且明确变异来源于母亲。通过排除其他基因致病性,最终确定POU3F4基因缺失为致病原因。结论TGS能够有效提供基因拷贝数变异信息及精确定位断点,可为遗传性耳聋分子诊断及进一步遗传咨询提供更有价值的信息,对耳聋出生缺陷的预防具有临床指导意义。

基于Pacbio第三代测序技术的厚朴基因组测序分析

厚朴为著名的传统药用植物,归于木兰科、木兰属,于我国广泛种植,其树皮、根皮、枝皮、叶片、花、果实均能入药或食用。为获取厚朴全基因组序列信息,该文以厚朴叶片DNA为材料,采用Pacbio Sequel第三代测序技术构建厚朴全基因组数据库,并利用生物信息学方法对获得的核苷酸序列进行组装、功能注释以及进化分析研究。结果表明:(1)原始测序数据过滤后获得140.91 Gb三代数据,Read N50约为13784 bp,经过组装得到厚朴基因组大小为1.68 Gb,Contig N50约为222069 bp,单拷贝基因完整性为81.0%。(2)组装后的序列通过与NR、KOG、KEGG等功能数据库比对,共有98.40%的基因得到了功能注释,其中KOG功能注释结果发现厚朴的蛋白功能主要集中在一般功能预测、翻译后修饰、蛋白质转换、伴侣以及信号转导机制;GO功能分类表明厚朴的基因集中在细胞组分及生物学过程;KEGG分析发现厚朴参与代谢通路的基因占主要地位。(3)通过与葡萄、拟南芥、水稻、杨树、银杏、无油樟、茶树及牛樟基因组的比对分析,发现厚朴23424个基因中有20801个基因可以分类到12129个家族,其中有515个基因家族为厚朴所特有,而厚朴与牛樟(樟科)亲缘关系较近,两者的分化时间约在122.5百万年前(mya)。该研究首次利用第三代测序技术对厚朴全基因组解析,有利于对其进一步进行深入的开发与利用,也为研究其他药用植物全基因组奠定了基础。

三代测序与靶向捕获技术联用进行高分辨HLA基因分型及MHC区域单倍体型精细鉴定

人类白细胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)的高分辨率、精准分型对于组织配型以及HLA相关疾病研究具有重要意义。本研究以12位原发性肝细胞癌病人的外周血为供试样本,分析二、三代测序数据用于高分辨率HLA分型的优劣势,同时结合探针捕获与三代测序技术对YH、HeLa标准细胞系以及一个原发性肝细胞癌病人的主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)区域进行靶向分析,探究长读长测序技术对于整个MHC区域精细分析的潜力。研究表明:(1)二、三代测序技术均能实现6～8位高分辨HLA分型,且两者分型结果一致。但是三代数据的覆盖均一度显著优于二代,不会出现明显的"断层"现象;(2)超长的三代数据可直接跨越整个扩增子,对于基因单倍体型的判定(phasing)具有明显优势。样本中92.79%的HLA基因能够得到准确的单倍体分型结果,远高于二代的75.65%;(3)长读长的三代测序数据不但能实现对MHC区域的更好组装,还具有对整个MHC共计3.6 Mb区域进行phasing的能力,而这将有助于明确各个突变位点、等位基因、非编码区等基因原件在每个MHC单倍体型上的定位与相互连锁信息,为免疫等相关疾病的研究提供理论依据。

应用第三代测序技术检测Y连锁遗传性耳聋家系的复杂重组结构研究

目的 研究Y连锁遗传性耳聋家系患者的Y染色体上存在的复杂重组结构的插入片段及断点。方法应用第三代测序技术中的Nanopore技术,对Y连锁遗传性耳聋家系中1名先证者及家系外正常男性进行测序,并将测序结果对比分析,研究此复杂重组结构各插入片段在正常男性中的存在情况。结果 通过Nanopore技术检测,发现先证者Y染色体Yp11.2区存在一段长约793kb的复杂重组结构,由9段1号染色体及Y染色体不相连片段组成。通过对比分析,证明在正常男性中不存在此复杂重组结构。结论 第三代测序技术能够凭借其长读长的特点跨越染色体重复区域断点,对Y染色体的复杂拷贝数变异区域进行测序。

二代及三代测序技术在遗传学诊断中的应用进展

遗传病的防治是公共卫生领域的重大课题,而明确病因是遗传病防治的重要环节。高通量测序技术(又称二代测序技术)具有高通量、低成本、高准确度的优点,为遗传诊断及咨询提供了直接证据,已成为遗传学检测不可或缺的有力工具;第三代测序也凭借其长读长的独特优势在临床应用中占据一席之地。二代及三代测序技术各有特点,互为补充,临床中针对不同的检测需求有多种类型的测序方案可供选择。基于此,对二代及三代测序技术的原理、分类及其在遗传学诊断中的应用进展做一综述,以期为临床测序方案的选择提供思路和指导。

基于PacBio三代测序的香瓜茄(人参果)基因组的组装

香瓜茄又名人参果,具有抗氧化、抗肿瘤、抗糖尿病等多种生物活性。为丰富茄科作物基因组信息及进化发育历程,获取香瓜茄全基因组序列信息,同时为香瓜茄相关分子研究奠定基础。以香瓜茄植物组织为试验材料,基于Illumina HiSeq构建小片段文库进行基因组特征评估,利用PacBio三代测序技术、Hi-C技术构建及组装香瓜茄全基因组数据库。利用生物信息学方法对获得的基因组序列进行组装、功能注释以及进化分析研究。结果表明,获得54.11 Gb Illumina HiSeq数据;获得55.08 Gb PacBio数据,reads平均长度为14 179 bp;获得Hi-C数据量约143 Gb;拼接得到该基因组contig序列总长为1.16 Gb,Hi-C纠错后contig N50为22.63 Mb;Hi-C挂载染色体,共有1.12 Gb长度的序列可以挂载到12条染色体上,占比97.16%;其中,能够确定顺序和方向的序列长度为1.08 Gb,占定位染色体序列总长度的96.11%,得到基因组大小1.25 Gb;预测有64.22%的重复序列,41 571个基因,99.06%的基因可以注释到NR、GO、KEGG等数据库中;预测得到4 360个tRNA、5 677个rRNA、154个miRNA;得到449个假基因。香瓜茄与马铃薯的进化时间大约在12.82 MYA。

一种基于低频种子的三代测序序列比对方法

随着测序技术的发展,三代测序已广泛应用于基因研究中。但是,由于三代测序序列具有平均长度长、错误率高的特性,如何快速、准确地将测序片段比对到参考基因组上成为严峻挑战。现有方法使用种子(从测序片段中挑选的短序列)来加速比对过程,但在挑选时未考虑频率特性,导致定位候选区域阶段时间消耗较大。因此,提出了一种基于低频种子的三代测序序列比对方法,该方法采用种子投票策略,使用低频种子进行投票,减少投票计数的时间消耗,并根据位置及票数关系对候选区域进行再过滤,进一步提高比对速度。实验结果表明,在确保敏感性和准确率的同时,本文方法比现有方法快3倍左右。

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。

第三代测序技术及其在生物学领域的革新

核酸测序技术的诞生是生物医药领域具有里程碑意义的重大突破。以第二代测序为支柱的核酸测序技术在历经十余年的发展与积淀之后,仍在各方面的应用中面临很多挑战。近年来,以第三代测序技术为核心的核酸检测与诊断革新已在生物医药领域崭露头角。第三代测序技术可以实现兆碱基级别超长测序以及无扩增基因组修饰检测,这一系列优势赋予其在传染性疾病的及时诊断、精准医疗、药物研发等领域广泛的应用前景。第三代测序技术可以高效完成病原体的全基因组组装,进而实现病原微生物的全面检测和准确鉴定,此特点对于应对以新型冠状病毒爆发为代表的紧急公共卫生事件至关重要。介绍第三代测序技术的发展、原理及其独特优势,重点阐述第三代测序技术在病原微生物检测以及精准医疗领域的应用以及其在未来生物学领域的价值。