高通量测序对gwas的应用.pdf

中国科学: 生命科学 2012 年 第42 卷 第2 期: 107 ~ 124 SCIENTIA SINICA Vitae SCIENCE CHINA PRESS 评述 高通量测序技术在动植物研究领域中的应用 † † * 岳桂东, 高强, 罗龙海, 王军一, 许姣卉, 尹烨 深圳华大基因研究院, 深圳 518083 † 同等贡献 * 联系人, E-mail: yinye@ 收稿日期: 2011-09-09; 接受日期: 2012-01-16 doi: 10.1360/052011-634 摘要 高通量测序是核酸测序研究的一次革命性技术创新, 该技术以极低的单碱基测序成 关键词 本和超高的数据产出量为特征, 为基因组学和后基因组学研究带来了新的科研方法和解决方 新一代测序 基因组重测序 案. 在动植物研究领域, 高通量测序引领了一次具有里程碑意义的科学研究模式革新, 科研 转录组测序 人员可利用该技术在基因组、转录组和表观基因组等领域展开多层次多方面多水平研究. 本 表观基因组学 文就高通量测序技术应用于动植物基因组学和功能基因组学研究进展进行了系统阐述, 并对 当前高通量测序技术的现状和热点及未来的发展趋势作了深入剖析和讨论. 第二代测序技术, 又称新一代测序技术(next- 错误率, 而且由于其双碱基编码和校正系统的原理 generation sequencing), 相应于以 Sanger 测序法为代 与重测序相似, 所以 SOLiD 特别适用于具有高质量 表的第一代测序技术而得名. 第二代测序中 3 种主流 参考基因组序列物种的重测序. 测序技术分别为依次出现的 Roche/454 焦磷酸测序 高通量测序技术的出现, 使得获得核酸序列数 (2005 年) 、Illumina/Solexa 聚合酶合成测序(2006 年) 据的单碱基测序费用相对于 Sanger 测序急剧下降, 和 ABI/SOLiD 连接酶测序(2007 年)技术. 与 Sanger 随之也给基因组学研究带来了更多的新方法和新方 测序相比, 3 种新一代测序技术共有的突出特征是, 案. 目前, 高通量测序技术已广泛应用于动植物全基 单次运行(run)产出序列数据量大, 故而又被通称为 因组测序、基因组重测序、转录组测序、小 RNAs 高通量测序技术[1]. 测序和表观基因组测序等方面. 本文分别对高通量 高通量测序技术一般由模板准备、测序和成像、 测序技术在多研究水平的具体应用和必威体育精装版发表的文 序列组装和比对等部分组成. 3 种二代测序技术的原 献进行了综述. 理各不相同, 其数据量产出、数据质量和单 Run 运行 成本也不一样[2]. Roche/454 测序序列读长(reads)在 3 1 全基因组de novo 测序 种测序技术中最长(600~1000 bp), 但其通量最低 (0.5~1 Gb/run); Illumina/Solexa 测序通量大, 其新机 通过对物种基因组序列进行系统的研究, 可以 型 Hiseq2000 产出量为 600 G/run, 但读长比 454 测