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针对植物生物多样性研究的DNA测序

人工智能 2019-08-06 10:48:44

像便携式MinION测序仪这样的第三代测序(TGS)技术有望彻底改变生物学,但到那里需要调整技术。特别地,由TGS测序仪递送的低输出意味着必须开发靶向测序方法以确保感兴趣区域的正确测序覆盖。在最近一期“ 植物科学应用”中发表的研究中,Thomas Couvreur博士及其同事开发了一种新的方案,用于捕获和测序植物中较长的plastome DNA片段。

“像MinION这样的新测序技术可以在加速生物多样性发现和理解其功能和进化方面发挥关键作用,特别是在热带地区。这是因为测序变得更加便携和易于操作,”相应作者Couvreur博士说。法国蒙彼利埃法国国家可持续发展研究所(IRD)的文章和研究主任。“因此,我们对改进实验室规程感兴趣,以便更好地将这些技术整合到生物多样性研究中。

特别是,Couvreur博士及其同事对使用称为靶向测序的技术捕获和测序叶绿体DNA的长片段感兴趣,该技术从未用于植物中的长DNA片段。他们设计了探针以捕获这些长序列,并在六个单子叶植物中测试了该方案 - 三种草和三种棕榈树。Couvreur博士将目标捕获描述为“有点像捕鱼。我们基本上将我们感兴趣的DNA连接起来,然后对它进行测序。”

靶向测序结合TGS技术可以改善基因组装配,或将许多测序的DNA片段计算拼接成更大的连续块。由较老的测序技术产生的短读取,通常长100-400个碱基对,使得某些基因组区域(如重复序列)的生物信息学组装非常困难。第三代测序技术(如便携式MinION)可以产生更长的读数,可以帮助生成这些组件。然而,这些测序仪通常具有比旧测序技术更低的数据输出。因此,为了有效地测序目标区域,必须通过靶向捕获和测序等方法富集这些区域。

“较长的碎片使得组装基因组变得更容易。人们可以将其与1000个小块(短读取)与10个大块的拼图进行比较,”Couvreur博士解释说。“我们的研究问题很简单:我们可以捕获长DNA片段用于靶向测序吗?” 该团队确实成功捕获了plastome DNA的长片段。平均片段长度在试验中平均长度为3151个碱基对,远远长于旧的测序技术提供的~400个碱基对片段。

“这种方法可用于组装塑性体,或至少可显着改善组装,”Couvreur博士说。“我们的方案对非模型植物物种特别有用,我们之前很少或没有关于质体的数据。” 这有助于非模式植物的系统发育和其他分析,这些植物代表了植物生物多样性的绝大部分。

“靶向测序领域正在快速变化,改进的方案无疑将增强塑性组装,”Couvreur博士总结道。“目前,我们表明捕获并随后对长DNA片段进行测序是可能的,这是第一步。”

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