纳米孔测序技术在基因组学中的应用研究进展

牛津纳米孔技术(Oxford nanopore technologies,ONT)是新兴的第三代单分子测序技术,以其超长读长、直接测序、实时测序等技术优势在生命科学领域发挥了重要作用,尤其在解决测序读长的技术瓶颈方面有着突破性的进展,并广泛应用于基因组学的研究中。本综述简要介绍了ONT测序的基本原理及优势,并重点阐述了ONT测序在基因组从头组装、基因组结构变异鉴定、三维基因组结构研究及碱基修饰检测领域中的应用及研究进展,同时就ONT测序未来面临的机遇和挑战进行了讨论与展望。

青藏高原特有植物甘青蒿的全长转录组分析

为深入挖掘甘青蒿功能基因和补充蒿属植物基因资源,采用基于三代牛津纳米孔测序技术(ONT)对甘青蒿叶片进行全长转录组测序,利用生物信息学手段对其进行分析。结果得到了15.66 Gb数据,18634条非冗余全长转录本,并鉴定出4358条新转录本。通过与数据库比对,2184条新转录本及29154个转录因子得到注释。分析萜类化合物生物合成途径,发现9个候选基因,其中hdr、MCS和CTI12_AA199400基因可能是甘青蒿萜类化合物生物合成的关键基因;ctcad3、CTI12_AA295060基因和部分转录因子可能参与甘青蒿的非生物胁迫抗性。本研究可为甘青蒿功能基因挖掘和生物资源利用提供数据基础。

基于第三代长读段测序数据解析蜜蜂球囊菌基因的可变剪切与可变腺苷酸化

【目的】蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis,简称球囊菌)是一种专性侵染蜜蜂幼虫的真菌病原,导致的白垩病是严重影响养蜂生产的顽疾,每年给养蜂业造成较大损失。本研究旨在基于已获得的第三代长读段测序数据对球囊菌菌丝(Aam)和孢子(Aas)中基因的可变剪切(alternative splicing,AS)和可变多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation,APA)进行深入分析。【方法】利用Astalavista软件鉴定Aam和Aas中基因的AS事件类型。利用IGV浏览器对部分剪切异构体(isoform)的结构进行可视化。通过TAPIS pipeline对Aam和Aas中基因的APA位点进行鉴定。通过MEME软件对Aam和Aas中全长转录本的APA位点上游50bp的序列特征进行分析并对motif进行鉴定。【结果】在Aam中共鉴定到286次AS事件,包括162次RI(Retained intron),87次A3(Alternative 3'splice-site)、32次A5(Alternative 5'splice-site)和5次SE (Skipping exon);在Aas中共鉴定到559次AS事件,包括305次RI、155次A3、85次A5、13次SE和1次MEE (Mutually exclusive exon)。进一步分析发现,现有参考基因组上的多数注释基因结构并不完整;部分注释基因在菌丝和孢子中转录形成的isoform在数量和结构方面均存在差异;部分isoform在参考基因组中没有对应的注释基因。Aam中共鉴定到2748个基因含有1个及以上的APA位点,其中含有1个APA位点的基因数量最多(726,26.42%);Aas中共鉴定到2768个基因含有1个及以上的APA位点,其中含有5个以上APA位点的基因数量最多(1180,42.63%)。部分基因在菌丝和孢子中含有不同的APA位点数。序列特征分析结果显示,球囊菌全长转录本的3'UTR的上下游表现出明显的碱基倾向性,U和A分别富集在3'UTR的上游和下游。此外,在球囊菌全长转录本的APA位点上游鉴定到4个motif,分别是UCUCCU、UCUUCU、CCCACC和CCCCCU。【结论】本研究通过对球囊菌菌丝和孢子中基因的AS和APA进行深入分析,揭示了球囊菌转录组的复杂性,为完善现有的基因组和转录组注释提供了宝贵信息,也为探究AS和APA在球囊菌的基因表达调控中的作用提供了关键基础。