利用深度测序技术发掘植物病毒资源.pdf

中国科学: 生命科学 2014 年 第44 卷 第4 期: 351 ~ 363 SCIENTIA SINICA Vitae SCIENCE CHINA PRESS 评 述 中国知名大学及研究院所专栏 浙江大学专辑 利用深度测序技术发掘植物病毒资源 ① ① ② ①* 钱亚娟 , 徐毅 , 周琦 , 周雪平 ① 浙江大学生物技术研究所, 水稻生物学国家重点实验室, 杭州 310058; ② 北京出入境检验检疫局检验检疫技术中心, 北京 100026 * 联系人, E-mail: zzhou@ 收稿日期: 2014-02-10; 接受日期: 2014-03-13 质检公益性行业科研专项(批准号: 201310068)资助 doi: 10.1360/052014-54 摘要 第二代测序技术(NGS) 因其快速和灵敏的检测特点已成为植物病毒学研究的强有力工 关键词 具. NGS 具有非序列依赖性的优势, 能同时检测植物样品中可培养和不可培养的、含量高及含量 NGS 植物病毒 低的所有的 DNA 病毒、RNA 病毒以及类病毒, 它的出现极大地变革和推进了病毒的发现历程. 鉴定 利用该技术已在多种植物上进行了植物病毒的发掘和病原鉴定, 取得了非常好的效果. 本文围 绕NGS 及其在植物病毒发掘中的应用研究和前景进行概述和展望. 植物病毒俗称植物上的癌症, 其流行和爆发严 此后, 各国科学家为解读基因的密码而不懈努力, 这 重威胁粮食生产和人类食品安全. 据不完全统计, 全 其中最大的突破就是第二代测序技术(next gene- 世界每年因植物病毒病造成的农业损失占粮食作物 ration sequencing, NGS) 的推出[7,8]. 与Sanger 测序技 总产量的 10%[1,2]. 对植物病毒病进行快速准确地诊 术相比, NGS 是一种能一次对几十万到几百万的 断对于病毒病的防控十分重要和紧迫. 病毒诊断一 DNA 分子进行序列测定的高通量的测序技术, 这种 般要求达到检测并鉴定病毒到种的水平. 检测植物 高通量测序使得对一个物种的转录组和基因组进行 病毒的传统方法包括血清学检测、电子显微镜观察、 细致全貌地分析成为可能, 因此又被称为深度测序 指示植物接种、通过PCR 或RT-PCR 进行的DNA 扩 增、芯片杂交等[3~5]. 上述方法使用的一个重要前提 (deep sequencing)[9]. 相比传统的个体基因组测序, NGS 使得测序价格日益廉价, 并且在生物信息学软 是对病原物的基因组特性、血清学特性、生物学特性、 理化特性等有预先的了解, 而在对未知病原物了解 件的辅助下, 可以将大量不同基因片段的信息连接 缺乏的情况下, 这些检测方法就显得耗时长、效率低 起来进行基因组组装, 完成生物的基因组测序[8]. 这 下、容易出现检测误差等问题, 因此极大地限制了其 种新的测序技术革新了植物病毒的诊断方法,