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高通量测序技术(High-throughput sequencing)又称“下一代”测序技术(“Next-generation”sequencing technology),相比之前的室内培养、指纹图谱技术、DGGE克隆测序以及第一代测序技术具有特别明显的优势:测序速度快、通量大,得到更多的物种分类信息以及功能基因数据;并且相比较第一代测序成本更低、操作更加简单。目前二代测序已经得到全面的发展,其应用十分广泛。第三代测序技术(单分子测序技术)发展迅猛,其更低成本和更加读长的序列越来越收到科学界的关注。基于此,我们通过比较胡萝卜软腐果胶杆菌(Pectobacterium carotovorum subsp.carotovorum,Pcc)全基因组二代和三代测序结果,客观反映不同测序技术的优缺点。 1.第二代测序技术对胡萝卜软腐果胶杆菌全基因组测序分析:本实验选用的是Illumina公司开发的第二代测序技术Hiseq测序平台,对Pcc进行测序分析研究。首先对测序结果进行组装,获得总长度为4,899,898bp的基因组。通过对测序基因的KEGG注释,发现PccS1中参与膜转运的基因最多,达911条,远远高于其它注释基因,表明PccS1可以通过膜转运系统与外界环境进行物质交换,从而适应复杂的外界环境。通过对分泌蛋白的注释分析,结果发现T3SS数量最多,表明PccS1主要通过Ⅲ型分泌系统(T3SS)进行。综上所述,该研究为进一步探讨Pcc的致病机制和制定病害防控策略提供技术支持。 2.第三代测序技术对胡萝卜软腐果胶杆菌全基因组测序分析:第三代测序技术Pacific Biosciences公司的SMRT(single molecule real-time)技术,为单分子测序技术,在高速测序、长序列产出和低成本方面有着巨大的潜力。本实验室的三代测序技术采用了PacBio RSⅡ测序机型,对胡萝卜软腐果胶杆菌进行了基因组DNA测序,对测序得到的数据进行简单生物信息学分析,如基因组概况、基因组分析、基因功能注释等。本研究测得PccS1全基因组4,896,358bp,预测到4520个基因,通过KEGG数据库构建代谢通路,共有4197个蛋白具有明确的生物学功能。 3.两种测序技术的比较:(1)新的DNA测序技术有助于人们以更低廉的价格,更全面、更深入地分析基因组、转录组及蛋白质之间交互作用组的各项数据。第二代测序技术可以获得相对较短、但是碱基准确率较高的序列,通过组装获得整个生物基因组,但是操作过程需要较多步骤;第三代测序操作更加简单、测序读长更长,成本会更低,但是其错误碱基比例更多。第二代测序技术目前应用的更加广泛,基于成熟的数据分析平台以及比较健全的数据库等,单分子测序技术还处于初步发展的阶段,在这方面还存在很多的挑战。(2)两种测序平台对样品PccS1基因组测序结果显示,二代测序测得基因组长度比三代测序长3540bp,测得基因数多222个,二代测序比三代测序测得含有COG基因数目多892个。 总的来说,目前第二代测序技术在实际应用中更加便利与完善,与第三代测序技术相比,数据分析和处理能力更加完善,其研究结果的报道较多。单分子测序技术虽然迅速发展,但是在各方面面临着挑战。但是不得不承认,随着数据库以及数据分析技术的不断完善,单分子测序技术有望在不久的将来得到广泛地应用。