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海洋湖沼通报(中英文) 2025年第2期47卷 93-99页

作者：赵蕊蕊陆定方李鹏飞韩志强徐胜勇浙江海洋大学水产学院浙江舟山316022 浙江省海洋水产研究所浙江舟山316021

高通量测序技术及生物信息学分析方法的快速发展为大规模开展非模式生物基因组测序工作提供了可能,然而如何在低成本的基础上获得基因组信息成为高通量测序技术推广的重要限制因素。鉴于海洋鱼类多样性及其基因组大小的异质性,本研究以... 详细信息

高通量测序技术及生物信息学分析方法的快速发展为大规模开展非模式生物基因组测序工作提供了可能,然而如何在低成本的基础上获得基因组信息成为高通量测序技术推广的重要限制因素。鉴于海洋鱼类多样性及其基因组大小的异质性,本研究以硬骨鱼褐斑鲬和软骨鱼条纹斑竹鲨为研究对象,对两者进行线粒体基因组组装与分析,探讨测序数据量及测序深度对海洋鱼类线粒体基因组组装效率的影响。根据对褐斑鲬和条纹斑竹鲨样品开展高深度Illumina测序,利用生物信息学软件分别构建10个测序数据量梯度,并使用NOVOPlasty软件进行线粒体基因组组装,从组装效果、时间两方面统计分析线粒体组装结果。结果显示,随着测序数据量及测序深度的下降,线粒体组装时间呈显著下降趋势(Wilcoxon signed rank test,P<0.01)。褐斑鲬数据量0.3 Gb(测序深度~0.4 x)后无法成功组装线粒体基因组、条纹斑竹鲨数据量0.15 Gb(~0.03 x)后线粒体组装时间逐步增加。对组装效果和组装时间进行综合分析,确定褐斑鲬和条纹斑竹鲨线粒体基因组组装的最优数据量分别为0.3 Gb和0.5 Gb,提示0.5 Gb的测序数据量可能是海洋鱼类线粒体基因组组装的最优方案。本研究初步给出了海洋鱼类线粒体基因组组装的最优测序数据量(~0.5 Gb),可为后续相关研究工作提供参考,同时有助于在低成本基础上进行海洋鱼类线粒体基因组组装。

关键词：高通量测序褐斑鲬条纹斑竹鲨线粒体基因组组装比较分析

来源：评论

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4种苹果属植物线粒体基因组的组装与比较分析

引用

北京农学院学报 2023年第3期38卷 28-33页

作者：翟旭阳王森郑轶姚允聪北京农学院植物科学技术学院/农业应用新技术北京重点实验室/植物生产国家级实验教学示范中心北京102206

【目的】深入了解苹果属不同品种线粒体基因组之间的差异,并阐明其物种特异性。【方法】通过3代测序技术对4种苹果属植物进行测序,得到基因组原始数据,进而提取出线粒体基因组数据。通过生物信息技术手段进行组装和注释,分别从基因组组... 详细信息

【目的】深入了解苹果属不同品种线粒体基因组之间的差异,并阐明其物种特异性。【方法】通过3代测序技术对4种苹果属植物进行测序,得到基因组原始数据,进而提取出线粒体基因组数据。通过生物信息技术手段进行组装和注释,分别从基因组组成和结构特征进行多方面比较分析。【结果】组装出了‘富士’、‘SH6’、‘火焰’、‘王族’4个品种的线粒体基因组,并且注释了其基因结构。另外对线粒体基因组的特征、重复序列、ORFs以及系统发育方面进行对比分析。【结论】苹果属线粒体基因组组装结果均在400 kb左右,并且在已经组装出的线粒体基因组中‘SH6’线粒体基因组最大。通过线粒体基因组特征比较发现,‘富士’的蛋白质编码基因区域最大并且注释到的基因最多。另外在‘火焰’中预测到的分散重复序列和简单重复序列数量最多,但是其中预测到的ORFs数量最少。4个供试品种与已发表的4个种或品种相比,其线粒体基因组大小、蛋白质编码基因区域具有特异性,且进化关系不同,为苹果属植物进化及新种质创制提供了理论依据。

关键词：苹果属线粒体线粒体基因组组装比较分析

来源：评论

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基于线粒体基因组的土壤线虫系统进化研究

基于线粒体基因组的土壤线虫系统进化研究

引用

作者：杜虹锐南京农业大学

学位级别：硕士

线粒体基因组具有母系遗传、进化速度快、高拷贝数等特点,能提供碱基含量、基因重排、t RNA特殊结构等基因组水平信息,已广泛应用于物种的系统进化、生物地理、群体遗传以及生态学等研究领域。为了获得更多植物寄生线虫及土壤自由线虫... 详细信息

线粒体基因组具有母系遗传、进化速度快、高拷贝数等特点,能提供碱基含量、基因重排、t RNA特殊结构等基因组水平信息,已广泛应用于物种的系统进化、生物地理、群体遗传以及生态学等研究领域。为了获得更多植物寄生线虫及土壤自由线虫的线粒体基因组信息,本研究探索了可满足高通量测序建库标准的线虫核酸提取方法,寻找了适用于18S r RNA扩增子测序的样品保存方法及样品用量体积,利用高通量测序技术对20个线虫种群的线粒体基因组进行了组装,并探究了从8种线虫的混合DNA样品测序数据中获取线粒体基因组序列的可行性,主要研究结果如下: 1.为获得满足高通量测序建库要求的线虫DNA样品,通过WLB法、Ezup试剂盒法和全基因组扩增法三种方法对不同数量线虫进行DNA提取及浓度测量,共获得20个线虫种群的DNA样品。使用WLB法提取150条左右线虫样品的DNA量约为20 ng,Ezup试剂盒法提取2000条左右线虫样品的DNA量约为200 ng,全基因组扩增法提取5条左右线虫样品的DNA量约为300 ng。结果表明Ezup试剂盒法和全基因组扩增法提取的单个线虫种群的DNA量满足高通量测序建库要求,WLB法提取的DNA量低于建库要求,但可尝试建库或将多个DNA样品混合提高总量。 2.为研究适用于扩增子测序的样品保存方法,对DESS和无水乙醇分别处理后的线虫样品及无水乙醇处理的土壤样品进行18S扩增子测序。测序结果显示,DESS处理线虫样品180天时的Chao1指数显著低于新鲜样品(p<0.05),而乙醇处理线虫样品7天时的Chao1指数就已经显著低于新鲜样品(p<0.05),说明DESS保存线虫样品的测序结果优于乙醇。乙醇保存土壤样品30天时的线虫种群多样性和种群组成与新鲜样品无显著差异,而处理180天时样品的Chao1指数显著降低(p<0.05)且注释出线虫属的数量减少,说明土壤样品可在乙醇中保存30天。此外,对50 m L、200m L、400 m L三个体积土壤样品的线虫属进行注释,数量分别为24个、27个和30个,表明样品体积越大,含有的线虫种群越多,建议在高通量测序的相关研究中,土壤样品用量体积应大于200 m L。 3.利用20个线虫种群的DNA样品分别进行低覆盖全基因组测序,对高通量测序数据进行线粒体基因组组装,采用Next Gen Map+Mito Z、Next Gen Map+NOVOPlasty和原始数据+NOVOPlasty三种组装策略,结合Geneious软件对获得的线粒体基因组序列进行拼接,共有5个种群获得了完整的环状线粒体基因组,其余15个种群的线粒体基因组序列皆超过10 kb。使用Mito Z软件和MITOS2进行线粒体基因注释,注释出36个基因的线虫种群有6个,注释出12个蛋白编码基因的种群有16个。结果表明低覆盖全基因组测序技术可应用于线虫线粒体基因组研究,结合多种组装方式可获得线虫线粒体基因组的大部分序列。 4.基于上述20种线虫的线粒体蛋白编码基因氨基酸序列和r RNA基因序列分别构建系统进化树,结果显示,线虫门的旋尾亚目Spirurina和垫刃亚目Tylenchina在线粒体基因进化树中为并系,而在r RNA基因进化树中为单系。另外,禾谷孢囊线虫Heterodera avenae和钟山盘旋线虫Rotylenchus zhongshanensis所在分支的姐妹种群在两个进化树中并不相同,在线粒体基因进化树中为斯克里布纳短体线虫Pratylenchus scribneri,而在r RNA基因进化树中为螺旋线虫未知种Helicotylenchus sp.。 5.对混合了8个线虫种群的DNA样品进行高通量测序,通过Next Gen Map和SAMtools软件筛选过滤候选线粒体基因序列,再使用NOVOPlasty软件对各线虫种群的线粒体基因组进行组装,并对组装结果进行验证分析。结果显示,共有5个线虫种群获得了的线粒体基因序列,其中,4个种群的线粒体基因组序列超过5000 bp,苜蓿滑刃线虫Aphelenchoides medicagus获得了13890 bp的线粒体基因组序列,成功注释出36个基因。结果表明,通过混合DNA样品的高通量测序获取线粒体基因组是可行的,建库费用可大幅度减少。综上所述,本文获得了利用高通量测序技术组装土壤线虫线粒体基因组的整套流程,补充了植物寄生线虫和土壤自由线虫的线粒体基因组分子信息,为今后基于线粒体基因组的相关研究提供数据支撑,对土壤线虫营养生态系统的进化和多样性研究有重要意义。

关键词：植物寄生线虫土壤自由线虫高通量测序线粒体基因组组装系统进化

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