两种不同测序方法对胡萝卜软腐果胶杆菌全基因组测序结果的初步比较

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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。
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