华大基因最新文章介绍高通量测序技术

　　

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生物通报道：第二代测序技术, 又称新一代测序技术, 是相应于以Sanger 测序法为代表的第一代测序技术而得名。第二代测序中3种主流测序技术分别为依次出现的 Roche/454 焦磷酸测序(2005 年)、Illumina/Solexa 聚合酶合成测序(2006 年)和 ABI/SOLiD 连接酶测序(2007 年)技术。与 Sanger测序相比, 3种新一代测序技术共有的突出特征是, 单次运行(run)产出序列数据量大, 故而又被通称为高通量测序技术。

深圳华大基因研究院是国内外高通量测序技术应用方面的翘楚，近期其相关研究人员以“高通量测序技术在动植物研究领域中的应用”为题，就高通量测序技术应用于动植物基因组学和功能基因组学研究进展进行了系统阐述, 并对当前高通量测序技术的现状和热点及未来的发展趋势作了深入剖析和讨论。

这篇文章从多个方面入手，包括全基因组de novo测序、全基因组重测序、简化基因组测序、转录组测序、数字基因表达谱技术、小RNAs 测序、降解组测序和基于测序的表观基因组学技术，内容详细具体。

其中关于全基因组重测序，研究人员介绍了6个方面：核心种质资源品系基因组重测序，群体基因组重测序，重测序构建遗传图谱，重测序发现突变位点，基因组重测序用于 GWAS研究和外显子组和目标区域测序。关于最后一点，研究人员指出，外显子组(exome)是一个物种基因组中全部外显子区域的总和, 它是基因行使其功能最直接的体现。通过高通量测序技术进行外显子组测序, 能够直接发现与蛋白质功能变异相关的遗传突变。目标区域深度测序是指对感兴趣的特定基因组区域进行高通量测序, 因此外显子组测序也属于目标区域测序的一种类型。可以将感兴趣的基因组区域定制成特异性的探针, 通过这些特异性探针与基因组 DNA 进行杂交, 富集基因组目标区域, 最后将捕获到的基因组DNA 进行高通量测序。

相比于全基因组重测序, 外显子组和目标区域测序更加经济、 高效。目前, 在医学基因组学研究领域，外显子组和目标区域测序技术已经应用到寻找人类各种疾病相关的致病基因和易感基因的研究中, 而在动植物研究中已有报道主要集中在小鼠中, 在大豆、牛(Bos taurus)、果蝇(Drosophila melanogaster)等物种中也有部分报道。

研究人员在结语中指出，高通量测序技术的诞生可以说是基因组学研究领域一个具有里程碑意义的事件。该技术使得核酸测序的单碱基成本与第一代测序技术相比急剧下降, 以人类基因组测序为例, 上世纪末进行的人类基因组计划花费 30 亿美元解码了人类生命密码, 而第二代测序使得人类基因组测序已进入万(美)元基因组时代。如此低廉的单碱基测序成本使得我们可以实施更多物种的基因组计划从而解密更多生物物种的基因组遗传密码。同时在已完成基因组序列测定的物种中, 对该物种的其他品种进行大规模地全基因组重测序也成为了可能。

现在高通量测序已被广泛应用于以转录组测序等为代表的功能基因组学研究中。对有参考基因组序列的物种, 转录组测序数据可以大大丰富和验证对基因组数据的注释, 而该技术本身可用于不同样本间基因表达差异、可变剪接等的比较。在无参考基因组序列的物种中, 转录组测序可以大量且快速地充实该物种的遗传数据库, 这些数据资源可有助于在该物种中进一步开展分子生物学研究。随高通量测序技术而出现的数字基因表达谱DGE)测序、小 RNAs 测序、降解组测序、DNA 甲基化测序、染色质免疫共沉淀 DNA 测序等新方法为科学家们进行分子生物学相关研究提供了更多的选择。

（生物通：万纹）

原文检索：

Yue G D, Gao Q, Luo L H, et al. The application of High-throughput sequencing technology in plant and animal research. SCIENTIA SINICA Vitae,
2012, 42: 107124, doi: 10.1360/052011-634