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全基因组重测序

全基因组重测序介绍

全基因组重测序通过对已知基因组序列的物种进行不同个体的基因组重测序和序列比对,可以找到大量的SNP(Single Nucleotide Polymorphism)、InDel(Insertion/Deletion)、CNV(Copy Number Variation)等信息,从而进行个体或群体的基因组的差异性分析,在植物育种研究、遗传进化分析及重要性状候选基因预测方面,具有重要的科研和产业价值。

欧易特色

● 专业的技术操作人员:十年文库技术沉淀,具有丰富的样品处理经验和建库经验

● 完善的质控过程:提供整套质控分析,确保数据准确性

● 个性化的生物信息分析服务:专业的生物信息分析团队,熟悉各种分析算法和软件;与客户充分互动,提供更多个性化分析思路和分析方案

● 易读性强的数据报告:提供全面的数据及图形内容,同时撰写详细的软件使用手册,帮助客户更好的进行数据查看


全基因组重测序项目流程


全基因组重测序流程


推荐测序模式流


● Hiseq4000, PE150 

● 30 X基因组大小


全基因组重测序样品要求


● DNA:≥1 μg 

● OD260/280为1.8-2.0

● 适用范围:理论上有参考基因组的所有物种


数据分析内容

标准数据分析

● 数据质控   ● 数据比对   ● 变异分布统计

● 编码区和非编码区SNP/InDel检测、统计、注释,SV和CNV分析
● 变异类型和发生区域统计

● 密码子和氨基酸变化统计

● 碱基替代类型和比例统计

● 各基因变异分布统计

● 候选位点检测、统计、注释

● 候选基因GO、KEGG功能注释


高级数据分析

● 群体进化研究  

·群体遗传多样性指数计算 ·主成分分析(PCA)

·个体聚类分析、群体聚类分析

● 遗传图谱构建  ● 群体遗传结构分析

● QTL定位  ● 关联分析


常见问题


● 1. 基因组重测序的数据量一般需要多少?

一般情况下,推荐30×基因组大小的测序深度,如果基因组的复杂程度较高或对SNP有较高的准确率要求,会适当加深测序深度。


● 2. 基因组重测序可以检测哪些变异?
测序一般可以检测单核苷酸多态性(SNP)、插入缺失(InDel)、拷贝数变异(CNV)、染色体结构变异(SV)等。


案例展示

案例一:基因组变异图谱揭示栽培稻的起源

研究背景:

栽培稻是人类最重要的营养谷物之一,从野生稻驯化而来已经有数千年的历史。栽培稻的驯化是人类历史最重要的发展之一,大大促进了人类文明的发展,但其起源与驯化过程一直是存在争议的。


究内容:

本研究以水稻作为研究材料,对446种不同地域的野生稻和1083种栽培粳稻与籼稻品种进行了全基因组测序,构建得到了一个全面的水稻基因组变异图谱,揭示了籼稻与粳稻的起源与驯化过程,为水稻育种研究提供了重要的资源,同时也为作物驯化研究提供有效的基因组学方法。

全基因组重测序案例


研究结果:

● 1. 基于基因组测序、NJ树及PCA分析,本研究中的446种不同区域的野生稻可分为Or-I,Or-II和Or-III三种类型,且分类与地理分布存在很强的相关性。


● 2. 对1083种粳稻和籼稻品种进行基因组测序,结合数据结果、系统发育树、PCA分析和遗传分化水平显示:籼稻和粳稻分别来源于Or-I和Or-III。


● 3. 在寻找选择性标记的过程中,研究人员发现了在驯化过程中选择性清除的55个位点。虽然从基因组水平上看,籼稻与Or-I比较接近,但以该55个位点的SNP信息绘制得到的系统进化树发现,籼稻更接近Or-III。


● 4. 分别以全基因组信息和55个驯化相关位点信息计算栽培稻与不同区域野生稻之间的遗传距离,结果显示:栽培稻很有可能起源于中国的广西省。


● 5. 栽培稻驯化模型:粳稻的驯化起源早于籼稻。粳稻是由中国广西的Or-III型的野生稻驯化而来,后续由于粳稻与东南亚或南亚的Or-I型野生稻进行杂交和选择,产生了籼稻。


案例二:QTL定位甘蓝黑腐病抗性基因

研究背景:

甘蓝是人类十分重要的蔬菜,但黑腐病是破坏性极大的细菌性疾病,会造成甘蓝产量与品质的大规模损失,所以开发出抗黑腐病的甘蓝品种至关重要。


究内容:

本研究结合两种品系的甘蓝的基因组重测序结果与大规模SNP分析,以近期发表的甘蓝基因组作为参考基因组,利用dCAPS分子标记构建得到甘蓝的高密度遗传图谱,并对甘蓝的黑腐病抗性基因进行了QTL定位。高密度遗传图谱的构建能有效促进甘蓝其他农艺性状的QTL定位和分子标记辅助育种。

甘蓝遗传图谱

甘蓝遗传图谱

研究结果:

● 1. 两个品系(C1184和C1234)的甘蓝品种进行全基因组测序,测序原始数据均为11.5G。两个品系的公共SNP位点674,521个,平均每662.5 bp一个SNP位点。


● 2. 从两个品系间的SNP位点信息中发掘dCAPS分析标记,对之前的遗传谱图进行完善细化,构建得到包含368个分子标记的高密度遗传图谱。


● 3. QTL定位到四个与黑腐病抗性相关的区域,其中的21个NBS-LRR基因是潜在的控制甘蓝黑腐病抗性的候选基因,后续还需对这些基因的功能进行详细的验证。


案例三:肝癌全基因组测序

肝癌是世界上第三大高致死率的癌症,该研究通过对来自27个肝癌样品进行全基因组测序,包括11个乙肝病毒感染型肝癌、14个丙肝病毒感染型肝癌,2个无乙肝或丙肝病毒感染型肝癌,在每种肿瘤中发现4886~24147个点突变、294个Indel、20个拷贝数增加区域,最终发现多个染色质调节因子,包括ARID1A、ARID1B、ARID2、MIL和MIL3,在50%的肿瘤中发生突变,并多次检测到乙肝病毒基因组以高比例整合在TERT基因座上的现象,鉴定了病原学背景对染色质调节因子的突变形式和复发突变的影响。

基因组重测序案例:肝癌全基因组测序-欧易生物
图1. MCT突变Circos plot

基因组重测序案例:肝癌全基因组测序-欧易生物
图2. 染色质调节基因的突变

参考文献

1. Huang X , Kurata N, Wei X , et al. A map o f rice genome v ariation reveals the origin o f cultivated rice. Nature. 490,497-501 (2012). (IF: 31.434)  

2. Lee J, Izzah NK , Jayakodi M, et al. Genome-wide SNP ident ification and QTL mapping for blac k rot resistance in cabbage. BMC Plant Biol . 15, 32 (2015). (IF: 3.813)

3. Fujimoto A, Totoki Y, Abe T, et al. Whole-genome sequencing of liver cancers identifies etiological influences on mutation patterns and recurrent mutations in chromatin regulators. Nature genetics, 2012; 44(7): 760-764.

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