新一代DNA测序技术经过近十年的发展，以其高通量、快速和低成本等特点，已经成为研究和认识生命的一项重要手段，并正在改变生物学和遗传学的研究模式，让我们可以在更深的层次探索、研究和理解生命。但是，尽管新一代DNA测序技术已经得到了极大的发展，它依然存在着测序长度较短、效率较低和精度可待提升等不足。研究中我们发现，通过改变测序方案中的信息组合方式可以很好地改善这些不足，为此我们通过设计测序过程中的信息组合方式，提出了一种双碱基组合荧光延伸的测序方案，并利用这一方案，创新地设计了基于高通量DNA测序的STR分型方法。本论文围绕这一新的测序技术，完成了如下的一些探索性工作:　　 1.双碱基组合荧光延伸测序方法　　 结合现有的新一代DNA测序的基本原理，提出了一种基于延伸测序的双碱基组合荧光测序的方法。新方法根据碱基的不同两两组合方式，在两个荧光通道下对模版序列进行三轮不同的编码测序，最终根据不同轮次序列信息中的编码结果推导出模版序列。　　 运用Matlab软件，对双碱基组合荧光延伸测序方法进行了模拟。模拟了测序实验中用不同的荧光组合对模版链编码的过程，实现了对一条任意给定序列的模拟编码和解码，并且改进了解码算法。模拟研究证明，任意两组双荧光核苷酸组合的编码序列即可以反推出原始序列。最后，对整个测序方法建立了相应的数学模型，并分析了它的系统误差。　　 2.基于新一代测序的STR分型方法　　 分析了DNA指纹技术中经典的STR分型技术的检测原理，基于第二代DNA延伸测序技术，提出了新的可对大量STR样本进行并行分型和测序的新方法。通过对STR检测的模式进行了调整，从测序文库制备、延伸测序检测和图像数据分析等三个环节，提出了具体的实现方案和操作步骤。　　 根据新STR检测原理，我们设计了一个通过模板逐次变性的方法，对自行设计合成的专用核苷酸单体试剂dCTP-diol-NH2进行了延伸的检测实验，评价了该碱基的延伸效率和特异性。由于变性的效率以及延伸非同步性的问题，所得到的荧光信号质量还不能满足STR延伸检测的要求，需要对实验设计和试剂进行进一步的改进。在实验过程中，我们发现了模板序列中的一个双碱基突变位点。　　 3.基于新一代高通量测序的荧光成像自动曝光方法的优化　　 在新一代DNA测序仪中，需要对数万幅高分辨率荧光图像进行快速、高灵敏度地检测，这就需要仪器能够实现快速曝光的自动化。在测序过程中往往存在一些荧光杂质，会影响自动曝光结果，从而严重降低测序的质量和精度。我们分析了杂质成像特征以及普通光学曝光算法的特点，提出了一种基于新一代高通量测序的荧光图像自动曝光算法。该方法通过分析杂质的成像特点，从频域和空间域上对测序原始图像中的杂质像去噪，再提取和分析与曝光对象密切相关的磁珠像的灰度信息，计算出曝光特征值。通过上述方法分析一组从暗到亮的曝光反馈图像的特征值，最终找出合适的自动曝光时间。