單分子測序推動復雜動植物的研究

　　Pacific Biosciences公司近日風光無限，發布了新系統，帶動股價大漲。同時，它的單分子實時（SMRT）測序技術也助力了多個植物和動物基因組的研究。這些成果近期發表在多個期刊上，展現了SMRT測序的獨特魅力。

　　最新一期的《Nature》雜志發表了Oropetium thomaeum近乎完整的基因組草圖。Oropetium thomaeum是一種耐旱草類，在遭受極端干旱后，獲得水分時可再度生長。Donald Danforth植物科學中心的研究人員及合作者利用PacBio RS II測序系統，以72倍的覆蓋度分析了其245 Mb的基因組。

　　據介紹，整個測序時間不到1周，試劑成本低于1萬美元。所獲得的組裝結果覆蓋了基因組的99%，包含端粒和著絲粒序列、長末端重復反轉錄轉座子、串聯重復基因，以及其他難以接近的基因組元件。準確性超過99.999%。這一植物是通過PacBio的“世界上最有趣的基因組”資助項目測序的，以幫助科學家們確定Oropetium thomaeum極端耐旱背后的生物學機制。

　　作者指出，組裝后序列的連續性使其不同于短讀長測序儀產生的基因組草圖。“大多數基于NGS的基因組都包含數萬個短的contig，分布在數千個scaffold中。”它們缺乏具有生物學意義的序列，包括調控區域，轉座子等。相反，SMRT測序帶來了近乎完整的Oropetium基因組。

　　在另一篇發表于《美國國家科學院院刊》（PNAS）上的文章中，研究人員利用SMRT測序研究了黑腹果蠅Y染色體中一段之前難以對付的區域。作者發現了一個新的基因FDY，它來自另一條不同的染色體。這個基因所在的區域有55 kb，含有假基因、轉座子和高度重復序列。“PacBio產生了幾乎無差錯的FDY區域組裝，這是我們多年辛勤工作未能實現的，”他們寫道。

　　在《Genome Biology》中，另一篇文章報道了Iso-Seq測序方法。這種方法產生了全長的轉錄本，可用于基因模型的預測和驗證，以及基因組注釋。以甜菜為例，研究人員驗證了2000多個現有的基因，并鑒定出665個新穎的基因結構。基于Iso-Seq數據的基因模型預測使得甜菜的基因組注釋有了17%的改善。

　　“這些文章進一步增添了證據，說明利用SMRT測序可產生高質量、完整的基因組，”PacBio的首席科學家Jonas Korlach談道。“這些基因組作為動植物研究界的寶貴資源，正在迅速推進我們對復雜生物的重要機制的了解。”