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10X Genomics发表的那些基因组高分文章

作者:北京博奥晶典生物技术有限公司 2018-08-28T09:57 (访问量:6824)

最近10X Genomics在单细胞领域可谓火的一塌糊涂,在基因组领域,因为10X Genomics采用长片段DNA建库(>50Kb),仅用10X Genomics便可进行基因组组装,以低成本获得物种的高质量基因组;另外10X Genomics还可以用于辅助基因组组装,提升已有的基因组质量;当然10X Genomics用于重测序能够更好的发现大的结构变异(SV)。接下来,一起看看用10X Genomics技术发的那些大文章吧!

 

仅用10X Genomics构建物种基因组


10X Genomics de novo仅需构建一个长片段DNA文库,约70X的数据即可实现该物种基因组的高质量组装,因为成本超低,所以更合适泛基因组研究。

 

1

17个人泛基因(Nature Communications,2018


人类参考基因组极大的促进了现代生物学研究,但是参考基因组并不能包括人类群体的所有遗传信息。结构变异(SV)对基因组的多样性具有重要意义,先前由于技术和成本的限制,很难对插入类型的SV进行鉴定。该研究利用10X Genomics技术,构建了5个不同人种共17个人的泛基因组(5个非洲人、3个北美人、4个东亚人、3个欧洲人和2个南亚人),每个基因组Scaffold N50平均为18Mb。一共鉴定到1842个不在参考基因组中且唯一的插入变异(non-reference unique insertions,NUIs),序列长度总计2.1Mb。其中64%的NUI是人类祖先序列,因为它们在非人类的灵长类基因组中发现。此外,37%的NUI能在人类转录组中发现。

图1 在17个人基因组中鉴定NUI的流程

 

 

2

大豆野生种基因组(PlantJournal,2018)


Glycine latifolia是和大豆亲缘关系比较近的27个野生多年生植物中的一个,其遗传多样性和许多农艺性状是大豆所不具备的。该研究利用10X Genomics技术组装出了一个939Mb的G. latifolia基因组草图,Scaffold N50达1.05Mb,利用遗传图谱信息将Scaffolds挂载到了20条染色体中。对5种豆科植物比较分析发现,和防御相关的基因明显地存在于Glycine属特异同源基因家族中。G. latifolia基因组的组装和注释为大豆提供了更多的遗传变异位点和基因资源,能够为以后改良大豆提供帮助。

图2 G. latifolia基因组图谱

 

10X Genomics数据辅助基因组组装


 

由于10X Genomics进行长片段DNA建库,因此可以提供超长的跨度信息,可用于辅助基因组Scaffold的搭建,轻松提升基因组组装质量。

 

 

1

玉米W22基因组(Nature Genetics,2018)

 

 

 该研究对玉米W22自交系进行高深度的Illumina测序,结合10X Genomics技术对W22基因组进行de novo组装。通过光学图谱、SNP标记等方法评估W22基因组组装质量,并对初始的组装结果进行调整,最终得到的W22v2基因组大小为2.13Gb,Scaffold N50达35.5M,与B73基因组相比,转座子组成、拷贝数变异、单核苷多态性等多种尺度上存在显著的结构异质性。

表1 W22基因组组装参数统计

 

 

 

2

小麦A基因组(Nature,2018)


 

乌拉尔图小麦(基因组约为5Gb)是普通小麦中A基因组的原始二倍体供体。在该研究中,通过对A基因组进行BAC测序,结合PacBio、BioNano和10X Genomics技术,最终完成了乌拉尔图小麦材料G1812的基因组测序和精细组装,绘制出了小麦A基因组7条染色体的分子图谱,注释出了41,507个蛋白编码基因。与水稻、高粱和短柄草基因组的比较和共线性分析,推演出了小麦A基因组7条染色体的进化模型,并鉴定出了小麦A基因组从二倍体,经四倍体到六倍体进化过程中的染色体结构变异。

图3 小麦A基因组组装流程图

 

3

兰花基因组(Nature,2017)

在该研究中,通过Illumina和Pacbio测序结合 10X Genomics技术的方式,获得了高质量的深圳拟兰基因组,并用 10X Genomics 技术显著提升了铁皮石斛和小兰屿蝴蝶兰基因组的组装水平。文章分析了这几种兰花基因组并结合多种兰花及其它植物的转录组,对兰花的MADS-box基因家族的功能以及调控机制进行了深入研究,揭示了兰花起源进化及花器官发育等分子机制,对于阐明兰科植物进化史具有里程碑的意义。

图4 兰花形态进化中涉及到的MADS-box基因

博奥晶典10X Genomics基因组优势


1. 仅需构建一个10X Genomics 文库,成本超低。

2. 大跨度 Linked-reads为Contig准确组装成Scaffold提供充分支持。对已有的基因组序列能够有效延长Scaffold长度。

3. 作为国内第一家引进10X Genomics平台的服务商,博奥晶典已成功建库300+个,具有丰富的项目经验,可提供稳定可靠的结果。

4. 组装算法的优化大幅缩短了组装周期。

5. 具有丰富的信息分析经验丰富,可提供高质量组装结果。


表2 博奥晶典已完成的10X Genomics基因组组装项目(部分)

 

物种

SizeGb

Contig N50Kb

Scaffold N 50Mb

组装软件

水稻

0.38

56

1.45

Supernova 1.2

某果树1

0.78

45

1.15

Supernova 1.2

某果树2

0.3

57.23

2.27

Supernova 2.0

某鱼类

0.43

42

5.38

Supernova 2.0

某鸟类

1

72.6

9.1

Supernova 1.2

某哺乳动物 1

2.5

82.6

12.4

Supernova 1.2

某哺乳动物 2

2.3

108

40.8

Supernova 2.0

 

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