百邁客基因組基于多樣的測(cè)序平臺(tái)（Illumina，Pacbio/Nanopore），采用“2+3”或“2+3+Hi-C”等測(cè)序策略對(duì)真菌基因組進(jìn)行測(cè)序、組裝以及功能注釋，可根據(jù)不同需求選擇真菌調(diào)研圖、真菌精細(xì)圖以及真菌準(zhǔn)完成圖進(jìn)行研究。依托豐富全面的二代測(cè)序、三代測(cè)序、Hi-C等先進(jìn)平臺(tái)，百邁客對(duì)于真菌基因組研究專業(yè)且高效。
近日，百邁客客戶文章不斷，喜報(bào)頻頻，在恭喜老師論文發(fā)表的同時(shí)，我們對(duì)文章進(jìn)行了解讀，分享給各位讀者，本期分享的為植物真菌基因組成功案例，希望能夠?yàn)楦魑焕蠋熖峁┭芯克悸贰?/p>
成功案例一：“ONT+Illumina+脈沖電泳”得到染色體水平柑橘鏈格孢褐斑病致病菌Alternaria alternata Z7的真菌完成圖
期刊：MPMI（Molecular Plant-Microbe Interactions）
影響因子：4.171
發(fā)表時(shí)間：2021.7
合作單位：浙江大學(xué)
研究方法：三代測(cè)序（ONT）（百邁客提供）+二代測(cè)序（Illumina）+脈沖電泳
研究?jī)?nèi)容
由Alternaria alternata引起的鏈格孢褐斑?。ˋBS）是世界范圍內(nèi)柑橘屬的真菌病害，其病原體A.alternata致病型可產(chǎn)生宿主特異性ACT毒素，該毒素受位于CD（conditionally dispensable）染色體中的 ACT毒素基因簇調(diào)控。本篇文章，基于先前已有的A.alternata的基因組草圖（包含165 條contigs），結(jié)合Nanopore和Illumina測(cè)序技術(shù)得到了A.alternata致病型Z7菌株染色體水平基因組。A.alternata Z7基因組的總大小為34.28 Mb，GC含量為51.01%，contig N50為3.08 Mb，基因組包含12067個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因、34個(gè)rRNA和107個(gè)tRNA。A.alternata Z7由10條必需染色體和2條CD染色體組成，這與脈沖電泳的實(shí)驗(yàn)證據(jù)一致。在染色體水平上改進(jìn)的基因組序列和注釋是朝著更好地了解 A.alternata致病性邁出的重要一步。
圖1.A.alternata Z7和5個(gè)A.alternata 的基因組比對(duì)的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)
成功案例二：“ONT+Illumina”得到長(zhǎng)讀長(zhǎng)改進(jìn)的蔬菜作物致病真菌P.capsici SD33菌株基因組精細(xì)圖
期刊：MPMI（Molecular Plant-Microbe Interactions）
影響因子：3.559
發(fā)表時(shí)間：2021.7
合作單位：上海師范大學(xué)
研究方法：三代測(cè)序（ONT）（百邁客提供）+二代測(cè)序（Illumina）
研究?jī)?nèi)容
土壤傳播的卵菌Phytophthora capsici是對(duì)蔬菜作物具有破壞性的病原體，在全世界造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。本篇文章結(jié)合Oxford Nanopore長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序（用于從頭組裝）和Illumina短讀長(zhǎng)測(cè)序（用于拋光）生成了改良的P.capsici SD33基因組精細(xì)圖。其中，P. capsici SD33的基因組大小為100.5 Mb（GC含量 = 50.8%），包含26069個(gè)預(yù)測(cè)的蛋白質(zhì)編碼基因。組裝的P.capsici的基因組包含194條scaffolds，其中90%的scaffolds大于300 kb。scaffold N50和最大scaffold長(zhǎng)度分別為1.0 和4.1 Mb。P. capsici的全基因組序列將拓寬我們對(duì)這種病原體的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)對(duì)其致病性分子基礎(chǔ)的理解。
圖2.P. capsiciSD33和LT1534之間的基因組同線性
成功案例三：“ONT+Hi-C”得到改進(jìn)的食用菌S. latifolia SP-C菌株基因組完成圖
期刊：G3（Genes|Genomes|Genetics）
影響因子：3.154
發(fā)表時(shí)間：2021.8
合作單位：福建農(nóng)業(yè)科學(xué)院
研究方法：三代測(cè)序（ONT）+Hi-C（百邁客提供）
研究?jī)?nèi)容
Sparassis latifolia是我國(guó)栽培的名貴食用菌。該研究基于作者課題組2018年通過(guò) Illumina HiSeq 2500測(cè)序獲得的不完整和低質(zhì)量的S. latifolia基因組，通過(guò)ONT和Hi-C技術(shù)得到了S. latifolia SP-C菌株基因組完成圖?？偣驳玫搅?.24 Gb的ONT數(shù)據(jù)，S.latifolia的測(cè)序深度為198.08X，通過(guò)組裝得到了 41.41 Mb的高質(zhì)量基因組，scaffold和contig N50 的大小分別為3.31和1.51Mb，通過(guò)Hi-C輔助組裝技術(shù)進(jìn)一步組裝成12條染色體水平基因組，這些染色體包含93.56%的堿基，基因組包含17.47%的重復(fù)序列。此外，預(yù)測(cè)到13103個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因，其中98.72%的基因得到了功能注釋，經(jīng)BUSCO評(píng)估，基因組完整度92.07%。在S.latifolia基因組中鑒定出126個(gè)tRNA、75個(gè)rRNA和36個(gè)其他非編碼RNA，利用OrthoMCL對(duì)S. latifolia單拷貝和多拷貝進(jìn)行分類，發(fā)現(xiàn)S.latifolia SPC與S.crispa SCP的共有基因多于S.latifolia CCMJ1100，系統(tǒng)發(fā)育顯示S.latifolia SPC與S.crispa SCP有更緊密的親緣關(guān)系，MCScanX共線性分析證實(shí)了上述結(jié)果。改進(jìn)的S.latifolia SPC完成圖將有助于進(jìn)一步闡明各種性狀、育種以及相關(guān)分類群的進(jìn)化研究。
圖3.S. latifolia SP-C菌株和S. latifolia CCMJ1100菌株比較基因組圖示
總結(jié)
通過(guò)以上三篇文章，我們可以發(fā)現(xiàn)，研究植物真菌基因組，多采取二代與三代結(jié)合的策略，還可進(jìn)一步采取Hi-C或脈沖電泳的方法在染色體水平對(duì)基因組進(jìn)一步注釋得到更詳細(xì)的信息。在研究真菌基因組時(shí)，一般按照下述思路進(jìn)行：（1）獲取單一菌株；（2）測(cè)序組裝，同時(shí)評(píng)測(cè)數(shù)據(jù)（BUSCO軟件等）；（3）基因注釋（Pfam、KEGG、GO、Nr、CAZY、Swiss-Prot 、TrEMBL等數(shù)據(jù)庫(kù)）；（4）比較基因組，與已知相似菌株基因組進(jìn)行共線性比較。
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百邁客擁有完備的實(shí)驗(yàn)分析平臺(tái)，細(xì)菌/真菌基因組測(cè)序及數(shù)據(jù)分析服務(wù)，可提供泛基因組，比較基因組等分析。百邁客在微生物組領(lǐng)域深耕多年，致力于提供高質(zhì)量的科研服務(wù)。目前已搭建微生物多樣性分析平臺(tái)、宏基因組分析平臺(tái)、微生物基因組和宏基因組binning分析四大平臺(tái)。
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參考文獻(xiàn)：
1.Gai Y, Ma H, Chen Y, et al. Chromosome-scale genome sequence of Alternaria alternata causing Alternaria brown spot of citrus[J]. Molecular Plant-Microbe Interactions, 2021 (ja).
2.Shi J, Ye W, Ma D, et al. Improved whole genome sequence of Phytophthora capsici generated by long-read sequencing[J]. Molecular Plant-Microbe Interactions, 2021 (ja).
3.Yang C, Ma L, Xiao D, et al. Chromosome-scale assembly of the Sparassis latifolia genome obtained using long-read and Hi-C sequencing[J]. G3, 2021, 11(8): jkab173.
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