科學家將最常見面包小麥的基因組拼湊在一起

約翰斯·霍普金斯大學的科學家們報告說，他們已經成功地使用了兩種不同的基因技術來組裝迄今為止最完整的小麥基因組序列，這是用于制作面包的最常見的小麥種。

關于這一成就的報告發(fā)表于10月23日出版的GigaScience，就在他們關于面包小麥“祖先”(Aegilops tauschii)測序的相關報道發(fā)表前幾周，該報告于11月15日出版于“自然”雜志上。

他們一起說，小麥基因組序列可以幫助生物學家不僅更好地了解小麥的進化歷史，而且還可以推動尋求更強壯，更抗蟲和抗旱的小麥類型，以幫助養(yǎng)活世界不斷增長的人口。

“經過多年的努力，我們終于能夠生產出這個極具挑戰(zhàn)性的基因組的高質量組裝體系，”約翰霍普金斯大學惠廷學院生物醫(yī)學工程的彭博杰出教授Steven Salzberg博士說。工程學和約翰霍普金斯大學醫(yī)學院的McKusick-Nathans遺傳醫(yī)學研究所。

據約翰霍普金斯大學的科學家稱，面包小麥是科學界已知的最復雜的基因組之一，含有約160億個堿基對的DNA和6個7個染色體的拷貝。相比之下，人類基因組大約小五倍，有大約30億個堿基對和23個染色體的兩個拷貝。以前發(fā)表的面包小麥基因組版本在其高度重復的DNA序列中含有大的空白。

“這種基因組的重復性使其難以完全測序，”薩爾茨伯格說。“這就像試圖用巨大的藍天拼湊出一幅風景畫的拼圖游戲。有許多非常相似的小塊可以拼湊起來。”

新組裝的面包小麥基因組僅花費了30萬美元用于測序，約翰斯霍普金斯大學的研究人員花費了一年的時間將1.5萬億基礎原始數據組裝成153.3億個堿基對的最終組裝。

為此，Salzberg和他的團隊使用了兩種基因組測序技術：高通量短讀序列和長讀單分子測序。顧名思義，高通量測序可以非?？焖偾伊畠r地產生大量DNA堿基對，盡管這些片段非常短 - 這個項目只需150個堿基對。為了幫助組裝重復區(qū)域，約翰霍普金斯大學的研究小組使用了實時的單分子測序技術，該測序可以讀取DNA，因為它是在芯片上的微小納米級孔中合成的。該技術使科學家能夠通過測量復制每個DNA堿基時發(fā)出的熒光信號，一次讀取多達20,000個堿基對。

薩爾茨伯格說，對這種規(guī)模的基因組進行測序不僅需要遺傳專業(yè)知識，還需要世界上相對較少的研究機構提供的非常大的計算資源。該團隊嚴重依賴馬里蘭高級研究計算中心，這是一個由霍普金斯和馬里蘭大學共享的計算中心，擁有超過20,000個計算機核心(CPU)和超過20PB的數據存儲。該團隊使用了大約100個CPU年來將這個基因組整合在一起。

薩爾茨伯格和他的團隊還參與了“自然”雜志上報道的合作努力，以對祖先類型的小麥(Aegilops tauschii)進行測序，該小麥通常被稱為山羊草，并且仍然在亞洲和歐洲的部分地區(qū)發(fā)現。它的基因組大約是面包小麥基因組大小的三分之一，但具有相似的重復水平。這項工作是加州大學戴維斯分校合作的一部分;約翰霍普金斯大學;和喬治亞大學大約花了四年時間才完成。利用有序克隆基因組測序，鳥槍測序和光學基因組圖譜，該團隊將構成植物基因序列的43億個核苷酸拼湊在一起。

鄭重聲明：本文版權歸原作者所有，轉載文章僅為傳播更多信息之目的，如有侵權行為，請第一時間聯系我們修改或刪除，多謝。

推薦內容