近日，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所陳四清研究員團隊與北京百邁客生物科技有限公司合作完成了中國真蛸（Octopus sinensis）染色體水平基因組，相關(guān)研究成果發(fā)表在知名期刊Molecular Ecology Resources上。該研究是陳四清研究員團隊繼今年5月發(fā)表超高質(zhì)量綠鰭馬面鲀基因組后在水生生物基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得的又一項重要研究成果。
中文題目：基于PacBio測序和Hi-C技術(shù)的中國真蛸（Octopus sinensis）染色體水平基因組組裝
研究單位：中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所
研究背景：頭足類是軟體動物門中一類高度多樣的海洋物種，分布于世界各地，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要角色，也是一種重要的漁業(yè)資源。它們進化出一些類似脊椎動物的生物學(xué)結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出復(fù)雜的行為特征，生活方式高度活躍，能夠適應(yīng)多種海洋環(huán)境，是研究趨同進化機制和環(huán)境適應(yīng)性的模式物種。高質(zhì)量的基因組必將有助于頭足類生物學(xué)研究，但基因組大和重復(fù)序列含量高一直制約著頭足類基因組學(xué)的發(fā)展。目前，頭足綱僅報道了5個物種的基因組數(shù)據(jù)（長蛸、加州雙斑蛸、真蛸、中國真蛸和夏威夷短尾魷魚），本研究是頭足綱中染色體水平的基因組。
研究材料
denovo：成年雌性中國真蛸（Octopus sinensis）腎臟組織
Hi-C：胴部肌肉組織
轉(zhuǎn)錄組輔助基因預(yù)測：11個樣本（肌肉、心臟、腎臟、肝胰腺、鰓、性腺、大腦、后唾液腺、吸盤、眼睛和皮膚）
主要結(jié)果
使用72.21X Illumina+90.08X PacBio sequel（Reads N50~14 Kb）+77.93X Hi-C進行真蛸基因組組裝（表1）。調(diào)研圖預(yù)估基因組大小為2.76 Gb，雜合度為0.34%，重復(fù)性為39.8%（如圖1）。實際組裝2.72 Gb，Contig N50為503.7kb。二代回比率為98.04%，BUSCO評估結(jié)果為80.2%。最終經(jīng)過Hi-C校正后的基因組大小為2.72 Gb，其contig N50和scaffold N50分別為490 Kb和105.9 Mb，并將96.41%組裝序列掛載至30條染色體上。本次組裝的中國真蛸的基因組是目前已發(fā)表的頭足類中染色體水平的基因組，且具有*高的連續(xù)性和較高的完整性?(表2)，表明PacBio測序技術(shù)可有效地用于大而復(fù)雜的基因組的測序和組裝。
圖1?中國真蛸基因組調(diào)研圖
圖2 Hi-C熱圖
表1 中國真蛸基因組測序數(shù)據(jù)
表2 中國真蛸基因組與已發(fā)表的頭足類基因組比較
2.?基因注釋
本次研究在真蛸基因組中共注釋出1.15 Gb（42.26%）的重復(fù)序列，主要類別為LINEs (12.38%), LARDs (17.41%)以及 TIRs (16.62%)?；趶念^預(yù)測、同源蛋白預(yù)測以及RNA-seq的方法預(yù)測出31676個蛋白質(zhì)編碼基因。并通過NR、TrEMBL、KOG、GO和KEGG數(shù)據(jù)庫的比對，成功地注釋了26207個預(yù)測基因。根據(jù)GenBlastA和GeneWise分析，共鑒定出8213個假基因，總長度為18,187,167 bp，平均長度為2,214 bp，并鑒定出5245個ncRNA，其中1726個rRNA，2452個tRNA，32個miRNA，1028個snRNA，7個snoRNA。
3.?基因組進化
比較基因組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)預(yù)測到的31676個基因中有24698個基因可被聚類到17020個基因家族。其中有741個基因家族為10個物種共有，包含有10653個同源基因。利用10個物種的238個單拷貝同源基因構(gòu)建進化樹，結(jié)果表明長蛸的分化時間早于中國真蛸和加州雙斑蛸，而中國真蛸與加州雙斑蛸關(guān)系更近，其分化時間約為13.88 Mya（圖3）。
圖3 中國真蛸與其它9個物種種系統(tǒng)進化分析
基因家族聚類分析表明中國真蛸特有的基因家族有1179個，包含5090個基因(圖4)，這些特有的基因家族可能對中國真蛸的特有性狀具有重要作用?；蚴湛s和擴張分析表明中國真蛸擴張的基因家族有629個，擴張基因家族中的基因主要參與中國真蛸代謝和免疫過程。其中，C2H2鋅指基因家族和鈣粘蛋白基因家族僅在長蛸、加州雙斑蛸和中國真蛸中發(fā)現(xiàn)擴張，而在夏威夷短尾魷魚和其它物種的基因組中沒有發(fā)現(xiàn)。
圖4 頭足綱基因家族聚類分析
小編有言
高質(zhì)量的染色體水平基因組能夠為后續(xù)研究打下堅實的基礎(chǔ)，而簡單基因組的快速組裝和基礎(chǔ)分析已是現(xiàn)在物種資源研究的大勢所趨。除了中國真蛸的成功見刊，下面小編將分享給大家?guī)灼愃频陌龠~客新增成功案例，希望廣大研究者能從中找尋屬于你的研究方向~
Part 1
1
影響因子：6.286
物種：油桐
合作單位：中南林業(yè)科技大學(xué)
主要研究內(nèi)容：
2020年1月四川大學(xué)劉建全團隊破譯了中國特有的瀕危物種珙桐（Davidia involucrata）基因組，相關(guān)成果發(fā)表在期刊Molecular Ecology Resources上。四川大學(xué)劉建全教授和楊勇志博士為該論文的通訊作者，陳陽和馬濤教授為并列一作。該研究利用單分子實時測序SMRT和北京百邁客生物技術(shù)有限公司的Hi-C技術(shù)組裝了一個高質(zhì)量、染色體體水平的珙桐基因組，研究發(fā)現(xiàn)苞片中光合作用相關(guān)基因幾乎缺失或表達減少，而抗菌、抗冷、抗水等抗逆相關(guān)基因在苞片中高度表達，突出了苞片在保護花和吸引授粉者中的重要作用。有效群體大小等研究分析了珙桐的生存機制和瀕危原因。在未來氣候持續(xù)變暖的背景下，研究結(jié)果為保護這獨特的瀕危物種提供了依據(jù)。
2
影響因子：6.286
物種：綠鰭馬面鲀
合作單位：中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所
主要研究內(nèi)容：
2020年5月，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所陳四清研究員團隊與北京百邁客生物科技有限公司合作完成了超高質(zhì)量的綠鰭馬面鲀基因組，相關(guān)研究成果發(fā)表在知名期刊Molecular Ecology Resources上。本次研究基于納米孔測序技術(shù)（Nanopore）和染色體構(gòu)象捕獲技術(shù)（Hi-C）完成的基因組僅包含242個Contigs，Contig N50高達22.46 Mb，并將99.44%序列掛載到20條染色體上，實現(xiàn)了海洋魚類基因組組裝質(zhì)量質(zhì)的飛躍。
Part 2
1
影響因子：5.404
物種：簸箕柳
合作單位：南京林業(yè)大學(xué)
主要研究內(nèi)容：
2020年2月南京林業(yè)大學(xué)尹佟明教授課題組成功破譯柳樹基因組，相關(guān)研究成果發(fā)表在Horticulture Research上。該研究利用百邁客生物科技有限公司的PacBio測序和Hi-C技術(shù)，獲得了一個高質(zhì)量染色體版本的簸箕柳參考基因組。新組裝的簸箕柳基因組大小為356 Mb，Contig N50為263,908bp，并通過Hi-C，將95.29%的簸箕柳基因組序列掛載到19條染色體上。新組裝的簸箕柳為木本植物研究提供了高質(zhì)量的基因組資源。
2
影響因子：5.404
物種：油柿
合作單位：浙江大學(xué)、亞林所
主要研究內(nèi)容：
2019年12月Horticulture Research在線發(fā)表了由浙江大學(xué)、中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所等單位合作完成的二倍體油柿（2n=2x=30）基因組研究論文。研究中使用百邁客生物科技有限公司的PacBio測序組裝了849.53 Mb油柿基因組序列，進一步通過Hi-C技術(shù)將其中799.71 Mb（占全基因組序列的94.14%）的序列定位到15條染色體上，并通過slaf簡化測序獲得的遺傳圖譜分析研究了其進化關(guān)系。
3
影響因子：5.404
物種：板藍根（菘藍）
合作單位：四川大學(xué)
主要研究內(nèi)容：
2020年2 月1日，四川大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院劉建全課題組與華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良國家重點實驗室李再云課題組首次完成了菘藍（Isatis indigotica，2n=14）染色體級別基因組圖譜繪制。該研究利用Pacbio測序(140X)結(jié)合北京百邁客生物技術(shù)有限公司的Hi-C技術(shù)（284X）組裝得到294Mb高質(zhì)量基因組（contigN50=1.2Mb）?；谕此阉骱凸δ茏⑨?，確定了該物種主要化合物（如吲哚類、萜類、黃酮、木脂素等物質(zhì)）的可能生物合成通路和相關(guān)的候選基因。該研究強調(diào)了基因組測序在鑒定藥用植物代謝產(chǎn)物合成候選基因中的重要性，為今后十字花科植物比較基因組等研究提供了重要遺傳信息。
Part 3
2020年2月6日，上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院張學(xué)英研究員團隊于知名期刊Gigascience上首次發(fā)表枇杷基因組相關(guān)研究論文，該研究中基于北京百邁客生物科技有限公司的Nanopore測序和Hi-C染色體構(gòu)象捕獲技術(shù)，構(gòu)建了高質(zhì)量的枇杷基因組。文中通過與蘋果、水蜜桃、梨、覆盆莓、月季和野草莓的蛋白質(zhì)序列比較，探索了枇杷的全基因組復(fù)制與進化事件，并進行了染色體重排分析。該研究提供了寶貴的染色體水平基因組數(shù)據(jù)，為研究枇杷性狀提供了重要的基因組數(shù)據(jù)。
百邁客基因組成功案例
選擇百邁客的理由：
百邁客擁有專業(yè)的分析/合作團隊（國際期刊Nanture Genetics合作文章高達6篇，截至2020年7月共產(chǎn)出50余篇基因組文章，IF 500+）?；蚪M及HI-C項目經(jīng)驗豐富，構(gòu)建逾千個文庫，HiC技術(shù)實驗+生信雙保護。分析物種類型多樣，高雜合高重復(fù)、多倍體物種研究經(jīng)驗豐富（2倍體、3倍體、4倍體、6倍體、8倍體、10倍體等），疑難雜癥不在話下！
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