最近10X Genomics在單細胞領域可謂火的一塌糊塗，在基因組領域，因為10X Genomics採用長片段DNA建庫（＞50Kb），僅用10X Genomics便可進行基因組組裝，以低成本獲得物種的高質量基因組；另外10X Genomics還可以用於輔助基因組組裝，提升已有的基因組質量；當然10X Genomics用於重測序能夠更好的發現大的結構變異（SV）。接下來，一起看看用10X Genomics技術發的那些大文章吧！一
僅用 10X Genomics構建物種基因組
10X Genomics de novo僅需構建一個長片段DNA文庫，約70X的數據即可實現該物種基因組的高質量組裝，因為成本超低，所以更合適泛基因組研究。
1、17個人泛基因（Nature Communications，2018）
人類參考基因組極大的促進了現代生物學研究，但是參考基因組並不能包括人類群體的所有遺傳信息。結構變異（SV）對基因組的多樣性具有重要意義，先前由於技術和成本的限制，很難對插入類型的SV進行鑑定。該研究利用10XGenomics技術，構建了5個不同人種共17個人的泛基因組（5個非洲人、3個北美人、4個東亞人、3個歐洲人和2個南亞人），每個基因組ScaffoldN50平均為18Mb。一共鑑定到1842個不在參考基因組中且唯一的插入變異（non-referenceuniqueinsertions，NUIs），序列長度總計2.1Mb。其中64%的NUI是人類祖先序列，因為它們在非人類的靈長類基因組中發現。此外，37%的NUI能在人類轉錄組中發現。
圖1 在17個人基因組中鑑定NUI的流程2
2、大豆野生種基因組（PlantJournal，2018）
Glycinelatifolia是和大豆親緣關係比較近的27個野生多年生植物中的一個，其遺傳多樣性和許多農藝性狀是大豆所不具備的。該研究利用10XGenomics技術組裝出了一個939Mb的G.latifolia基因組草圖，ScaffoldN50達1.05Mb，利用遺傳圖譜信息將Scaffolds掛載到了20條染色體中。對5種豆科植物比較分析發現，和防禦相關的基因明顯地存在於Glycine屬特異同源基因家族中。G.latifolia基因組的組裝和注釋為大豆提供了更多的遺傳變異位點和基因資源，能夠為以後改良大豆提供幫助。
圖2 G. latifolia基因組圖譜二
10X Genomics數據輔助基因組組裝
由於10X Genomics進行長片段DNA建庫，因此可以提供超長的跨度信息，可用於輔助基因組Scaffold的搭建，輕鬆提升基因組組裝質量。1
3、玉米W22基因組（Nature Genetics，2018）
該研究對玉米W22自交系進行高深度的Illumina測序，結合10X Genomics技術對W22基因組進行de novo組裝。通過光學圖譜、SNP標記等方法評估W22基因組組裝質量，並對初始的組裝結果進行調整，最終得到的W22v2基因組大小為2.13Gb，Scaffold N50達35.5M，與B73基因組相比，轉座子組成、拷貝數變異、單核苷多態性等多種尺度上存在顯著的結構異質性。表1 W22基因組組裝參數統計
2小麥A基因組（Nature，2018）
烏拉爾圖小麥（基因組約為5Gb）是普通小麥中A基因組的原始二倍體供體。在該研究中，通過對A基因組進行BAC測序，結合PacBio、BioNano和10X Genomics技術，最終完成了烏拉爾圖小麥材料G1812的基因組測序和精細組裝，繪製出了小麥A基因組7條染色體的分子圖譜，注釋出了41,507個蛋白編碼基因。與水稻、高粱和短柄草基因組的比較和共線性分析，推演出了小麥A基因組7條染色體的進化模型，並鑑定出了小麥A基因組從二倍體，經四倍體到六倍體進化過程中的染色體結構變異。
圖3 小麥A基因組組裝流程圖3
蘭花基因組（Nature，2017）
在該研究中，通過Illumina和Pacbio測序結合 10X Genomics技術的方式，獲得了高質量的深圳擬蘭基因組，並用 10X Genomics 技術顯著提升了鐵皮石斛和小蘭嶼蝴蝶蘭基因組的組裝水平。文章分析了這幾種蘭花基因組並結合多種蘭花及其它植物的轉錄組，對蘭花的MADS-box基因家族的功能以及調控機制進行了深入研究，揭示了蘭花起源進化及花器官發育等分子機制，對於闡明蘭科植物進化史具有裡程碑的意義。
圖4 蘭花形態進化中涉及到的MADS-box基因博奧晶典10X Genomics基因組優勢
1. 僅需構建一個10X Genomics 文庫，成本超低。
2. 大跨度 Linked-reads為Contig準確組裝成Scaold提供充分支持。對已有的基因組序列能夠有效延長Scaold長度。
3. 作為國內第一家引進10X Genomics平臺的服務商，博奧晶典已成功建庫300+個，具有豐富的項目經驗,可提供穩定可靠的結果。
4. 組裝算法的優化大幅縮短了組裝周期。
5. 具有豐富的信息分析經驗豐富,可提供高質量組裝結果。表2 博奧晶典已完成的10X Genomics基因組組裝項
目（部分）
博奧晶典科研服務
北京博奧晶典生物技術有限公司作為一家致力於打造技術平臺最完善的高通量技術服務機構，能夠提供全面的基因組測序和分析服務。基於全新的10X Genomics平臺，可以高質量地構建出動植物基因組圖譜，並對所有變異位點，尤其是複雜結構變異進行全面檢測；另外，依託博奧生物最新引進的NovaSeq測序平臺、強大的生信分析團隊和豐富的經驗，能夠完美完成動植物GWAS、群體進化等各項大規模深度分析，為您的科研路提供強有力的支持。
參考文獻[1]Wong K H Y, Levy-Sakin M, Kwok P Y. De novo human genome assemblies reveal spectrum of alternative haplotypes in diverse populations[J]. Nature communications, 2018, 9(1): 3040.[2]Liu Q, Chang S, Hartman G L, et al. Assembly and annotation of a draft genome sequence for Glycine latifolia, a perennial wild relative of soybean[J]. The Plant Journal, 2018.[3]Springer N M, Anderson S N, Andorf C M, et al. The maize W22 genome provides a foundation for functional genomics and transposon biology[J]. Nature genetics, 2018: 1.[4]Ling H Q, Ma B, Shi X, et al. Genome sequence of the progenitor of wheat A subgenome Triticum urartu[J]. Nature, 2018, 557(7705): 424.[5]Zhang G Q, Liu K W, Li Z, et al. The Apostasia genome and the evolution oforchids[J]. Nature, 2017, 549(7672):379.
博奧晶典科研服務事業部 李超 | 文案文中部分配圖源於網絡 侵刪