最近10X Genomics在單細(xì)胞領(lǐng)域可謂火的一塌糊涂，在基因組領(lǐng)域，因?yàn)?0X Genomics采用長(zhǎng)片段DNA建庫（＞50Kb），僅用10X Genomics便可進(jìn)行基因組組裝，以低成本獲得物種的高質(zhì)量基因組；另外10X Genomics還可以用于輔助基因組組裝，提升已有的基因組質(zhì)量；當(dāng)然10X Genomics用于重測(cè)序能夠更好的發(fā)現(xiàn)大的結(jié)構(gòu)變異（SV）。接下來，一起看看用10X Genomics技術(shù)發(fā)的那些大文章吧！
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一 僅用10X Genomics構(gòu)建物種基因組
10X Genomics de novo僅需構(gòu)建一個(gè)長(zhǎng)片段DNA文庫，約70X的數(shù)據(jù)即可實(shí)現(xiàn)該物種基因組的高質(zhì)量組裝，因?yàn)槌杀境停愿线m泛基因組研究。
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1 17個(gè)人泛基因（Nature Communications，2018）
人類參考基因組極大的促進(jìn)了現(xiàn)代生物學(xué)研究，但是參考基因組并不能包括人類群體的所有遺傳信息。結(jié)構(gòu)變異（SV）對(duì)基因組的多樣性具有重要意義，先前由于技術(shù)和成本的限制，很難對(duì)插入類型的SV進(jìn)行鑒定。該研究利用10X Genomics技術(shù)，構(gòu)建了5個(gè)不同人種共17個(gè)人的泛基因組（5個(gè)非洲人、3個(gè)北美人、4個(gè)東亞人、3個(gè)歐洲人和2個(gè)南亞人），每個(gè)基因組Scaffold N50平均為18Mb。一共鑒定到1842個(gè)不在參考基因組中且唯一的插入變異（non-reference unique insertions，NUIs），序列長(zhǎng)度總計(jì)2.1Mb。其中64%的NUI是人類祖先序列，因?yàn)樗鼈冊(cè)诜侨祟惖撵`長(zhǎng)類基因組中發(fā)現(xiàn)。此外，37%的NUI能在人類轉(zhuǎn)錄組中發(fā)現(xiàn)。
圖1 在17個(gè)人基因組中鑒定NUI的流程
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2 大豆野生種基因組（PlantJournal，2018）
Glycine latifolia是和大豆親緣關(guān)系比較近的27個(gè)野生多年生植物中的一個(gè)，其遺傳多樣性和許多農(nóng)藝性狀是大豆所不具備的。該研究利用10X Genomics技術(shù)組裝出了一個(gè)939Mb的G. latifolia基因組草圖，Scaffold N50達(dá)1.05Mb，利用遺傳圖譜信息將Scaffolds掛載到了20條染色體中。對(duì)5種豆科植物比較分析發(fā)現(xiàn)，和防御相關(guān)的基因明顯地存在于Glycine屬特異同源基因家族中。G. latifolia基因組的組裝和注釋為大豆提供了更多的遺傳變異位點(diǎn)和基因資源，能夠?yàn)橐院蟾牧即蠖固峁椭?/span>
圖2 G. latifolia基因組圖譜
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二 10X Genomics數(shù)據(jù)輔助基因組組裝
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由于10X Genomics進(jìn)行長(zhǎng)片段DNA建庫，因此可以提供超長(zhǎng)的跨度信息，可用于輔助基因組Scaffold的搭建，輕松提升基因組組裝質(zhì)量。
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1 玉米W22基因組（Nature Genetics，2018）
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?該研究對(duì)玉米W22自交系進(jìn)行高深度的Illumina測(cè)序，結(jié)合10X Genomics技術(shù)對(duì)W22基因組進(jìn)行de novo組裝。通過光學(xué)圖譜、SNP標(biāo)記等方法評(píng)估W22基因組組裝質(zhì)量，并對(duì)初始的組裝結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，最終得到的W22v2基因組大小為2.13Gb，Scaffold N50達(dá)35.5M，與B73基因組相比，轉(zhuǎn)座子組成、拷貝數(shù)變異、單核苷多態(tài)性等多種尺度上存在顯著的結(jié)構(gòu)異質(zhì)性。
表1 W22基因組組裝參數(shù)統(tǒng)計(jì)
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2 小麥A基因組（Nature，2018）
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烏拉爾圖小麥（基因組約為5Gb）是普通小麥中A基因組的原始二倍體供體。在該研究中，通過對(duì)A基因組進(jìn)行BAC測(cè)序，結(jié)合PacBio、BioNano和10X Genomics技術(shù)，最終完成了烏拉爾圖小麥材料G1812的基因組測(cè)序和精細(xì)組裝，繪制出了小麥A基因組7條染色體的分子圖譜，注釋出了41,507個(gè)蛋白編碼基因。與水稻、高粱和短柄草基因組的比較和共線性分析，推演出了小麥A基因組7條染色體的進(jìn)化模型，并鑒定出了小麥A基因組從二倍體，經(jīng)四倍體到六倍體進(jìn)化過程中的染色體結(jié)構(gòu)變異。
圖3 小麥A基因組組裝流程圖
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3 蘭花基因組（Nature，2017）
圖4 蘭花形態(tài)進(jìn)化中涉及到的MADS-box基因
博奧晶典10X Genomics基因組優(yōu)勢(shì)
1. 僅需構(gòu)建一個(gè)10X Genomics 文庫，成本超低。
2. 大跨度 Linked-reads為Contig準(zhǔn)確組裝成Sca?old提供充分支持。對(duì)已有的基因組序列能夠有效延長(zhǎng)Sca?old長(zhǎng)度。
3. 作為國(guó)內(nèi)第一家引進(jìn)10X Genomics平臺(tái)的服務(wù)商，博奧晶典已成功建庫300+個(gè)，具有豐富的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn),可提供穩(wěn)定可靠的結(jié)果。
4. 組裝算法的優(yōu)化大幅縮短了組裝周期。
5. 具有豐富的信息分析經(jīng)驗(yàn)豐富,可提供高質(zhì)量組裝結(jié)果。
表2 博奧晶典已完成的10X Genomics基因組組裝項(xiàng)目（部分）
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物種 |
Size（Gb） |
Contig N50（Kb） |
Scaffold N 50（Mb） |
組裝軟件 |
|
水稻 |
0.38 |
56 |
1.45 |
Supernova 1.2 |
|
某果樹1 |
0.78 |
45 |
1.15 |
Supernova 1.2 |
|
某果樹2 |
0.3 |
57.23 |
2.27 |
Supernova 2.0 |
|
某魚類 |
0.43 |
42 |
5.38 |
Supernova 2.0 |
|
某鳥類 |
1 |
72.6 |
9.1 |
Supernova 1.2 |
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某哺乳動(dòng)物 1 |
2.5 |
82.6 |
12.4 |
Supernova 1.2 |
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某哺乳動(dòng)物 2 |
2.3 |
108 |
40.8 |
Supernova 2.0 |
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