单分子测序推动复杂动植物的研究[创新技巧]

生物通报道 Pacific Biosciences公司近日风光无限，发布了新系统，带动股价大涨。同时，它的单分子实时（SMRT）测序技术也助力了多个植物和动物基因组的研究。这些成果近期发表在多个期刊上，展现了SMRT测序的独特魅力。

最新一期的《Nature》杂志发表了Oropetium thomaeum近乎完整的基因组草图。Oropetium thomaeum是一种耐旱草类，在遭受极端干旱后，获得水分时可再度生长。Donald Danforth植物科学中心的研究人员及合作者利用PacBio RS II测序系统，以72倍的覆盖度分析了其245 Mb的基因组。

据介绍，整个测序时间不到1周，试剂成本低于1万美元。所获得的组装结果覆盖了基因组的99%，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。准确性超过99.999%。这一植物是通过PacBio的“世界上最有趣的基因组”资助项目测序的，以帮助科学家们确定Oropetium thomaeum极端耐旱背后的生物学机制。

作者指出，组装后序列的连续性使其不同于短读长测序仪产生的基因组草图。“大多数基于NGS的基因组都包含数万个短的contig，分布在数千个scaffold中。”它们缺乏具有生物学意义的序列，包括调控区域，转座子等。相反，SMRT测序带来了近乎完整的Oropetium基因组。

在另一篇发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的文章中，研究人员利用SMRT测序研究了黑腹果蝇Y染色体中一段之前难以对付的区域。作者发现了一个新的基因FDY，它来自另一条不同的染色体。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。“PacBio产生了几乎无差错的FDY区域组装，这是我们多年辛勤工作未能实现的，”他们写道。

在《Genome Biology》中，另一篇文章报道了Iso-Seq测序方法。这种方法产生了全长的转录本，可用于基因模型的预测和验证，以及基因组注释。以甜菜为例，研究人员验证了2000多个现有的基因，并鉴定出665个新颖的基因结构。基于Iso-Seq数据的基因模型预测使得甜菜的基因组注释有了17%的改善。

“这些文章进一步增添了证据，说明利用SMRT测序可产生高质量、完整的基因组，”PacBio的首席科学家Jonas Korlach谈道。“这些基因组作为动植物研究界的宝贵资源，正在迅速推进我们对复杂生物的重要机制的了解。”（生物通 薄荷）

原文检索

Robert VanBuren, Doug Bryant, et al. “Single-molecule sequencing of the desiccation tolerant grass Oropetium thomaeum.” Nature. http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature15714.html

Bernardo Carvalho et al. “Birth of a new gene on the Y chromosome of Drosophila melanogaster.” PNAS: http://www.pnas.org/content/112/40/12450.full

Minoche, A.E., Dohm, J.C., Schneider, J., Holtgräwe, D., et al.
“Exploiting single-molecule transcript sequencing for eukaryotic gene prediction.” Genome Biology. 16184.