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行业标杆——植物线粒体基因组发明专利获批!!!

发布日期:2022-02-22 浏览次数:639

集思慧远“硬实力”——

《基于二代和三代测序技术的植物线粒体基因组组装方法》发明专利



南京集思慧远生物科技有限公司

       南京集思慧远生物科技有限公司先后测序了上百种植物线粒体基因组,在植物线粒体基因组测序和组装中已积累丰富的经验,目前已取得《基于二代和三代测序技术的植物线粒体基因组组装方法》发明专利,是国内细胞器基因组测序的“领航”公司之一。截止今日公司已发表细胞器文章100余篇,植物线粒体文章在《BMC Plant Biology》、《Frontiers in Plant Science》等期刊上见刊。


1.研究背景

       由于重组频繁,其结构更加复杂,植物线粒体(mt)基因组大约是动物的100-10000倍。基因组大小受基因丰富度、内含子丰富度、细胞核,叶绿体及外源基因整合序列的影响,大小66 Kb-11.3 Mb ,含13-60个编码基因。

       迄今为止即使两个同一物种的不同材料植物,也没有相同的基因顺序,这与陆地植物质体基因组的保守结构进化形成鲜明对比。植物mtDNA的结构流动性与重复序列的重组活性有关,如通过反向重复进行的基因组同源重组将导致反转,正向重复将导致主基因组细分为子圈。所以植物mtDNA通常包含主环构象及共存的多种重排的亚环。

       由于线粒体本身含量低导致测序有效数据少;基因组上有很多重复序列,有大量非编码区基因组;内部有异质性导致测序数列分配给主环或者亚环;线粒体形态不太确定,有的是环状有的是线性又或者是Y型H型,导致线粒体在组装比较困难。另外线粒体本身序列片段特别大编码基因有很多内含子切,以致线粒体基因组注释有一定难度。目前数据库已公布的植物线粒体基因组数量月约420个,由于已测线粒体基因组数量有限,植物线粒体基因组研究机制仍具挑战。


2.研究意义

       线粒体基因组参与了许多与能量产生以及几种化合物的合成和降解相关的代谢过程。通过磷酸化将生物质能转化为化学能,为生命活动提供能量。此外,它还参与细胞分化、凋亡、细胞生长和细胞分裂。线粒体基因组主要负责编码部分 r RNA、t RNA和一些呼吸链组分蛋白质,具有体积相对较小、 基因单拷贝、突变率高、子代是母性遗传且不发生 DNA 重组等优点,使得线粒体基因组成为标记开发、系统进化、物种分类、遗传变异、亲缘鉴定、杂交渐渗、生物地理、生物分类、疾病诊断等生物学研究的有力工具。



技术流程:





客户文章


案例一

老芒麦(E. sibiricus)线粒体基因组及基于植物线粒体基因组简单重复序列的进化模式洞察



文章简介:

期刊:Frontiers in Plant Science

单位:四川农业大学

IF:5.753(Q1)

时间:2022年1月26日

链接:doi.org/10.3389/fpls.2021.802321



主要内容:

       植物线粒体最特别的是序列和结构高度变异,广泛的基因水平转移(HGT)、子低氧适应中发挥重要作用。由于已测线粒体基因组数量有限,转移DNA的非编码性质,植物线粒体低氧适应和基因水平转移研究机制仍具挑战。本研究对青藏高原的老芒麦线粒体基因组进行组装,与禾本科其他八种植物线粒体基因组进行比较分析,与小麦属其他三种相比发现由于长期的高原适应老芒麦拥有独特的单倍型和高TE含量。本研究目的是发现线粒体基因组简单序列重复序列(SSR)和HGT之间的联系。研究预测并注释了老芒麦的SSR,基于mt-c-SSR的聚类结果显示,系统分类群内以及轴间存在预期的共线性。mt-c-SSRs 注释到11个基因,其中“(ATA)3 agtcaag(AAT)3”出现在8种植物的nad5基因中。mt-c-SSRs进一步证实了远缘种间的线粒体基因组序列的HGT。种子植物线粒体基因组中nad4和nad7的内含子区域拥有大量的SSR。老芒麦线粒体基因组的五对SSR是区分E. sibiricus和其近缘同域种E. nutans潜在标记。



研究思路:

   二代(77.6 X)三代(118.7 X)测序老芒麦基因组

   老芒麦基因组组装注释

   9个物种10个共有基因的RNA编辑位点分析

   9个物种线粒体基因组TE分析

   9个物种11个共享基因的单倍型分析

   9个物种11个共有基因任意两个物种的ka/ka分析

   9个物种叶绿体和线粒体之间的基因转移分析

   88个线粒体基因组mt-c-SSR分析基因水平转移分析

   系统发育及基于垂穗披碱草线粒体简单序列重复分析

   79个植物线粒体全基因组系统发育分析



案例二

元宝枫完整线粒体基因组的组装和比较分析

文章简介:

   IF:4.215(Q1)

   期刊:BMC Plant Biology

   时间:2022年1月13日

   单位:江苏省农科院休闲农业研究所

   原文链接:/doi.org/10.1186/s12870-021-03416-5



主要内容:

       利用PacBio 和 Illumina平台测序的 reads组装线粒体基因组,元宝枫线粒体基因组长791,052 bp,A/T/G/C占基因组比例比例分别是27.11% 、 27.21%、 22.79%、22.89% ;含62个基因,分别是 35 PCGs, 23个 tRNAs、 4个 rRNAs;分析了密码子使用、重复序列、RNA编辑和选择压力,系统发育关系确定进化和分类地位。另外分析从叶绿体和核基因组向线粒体基因组的迁移的基因。最后,开发了一种新的NAD1内含子indel标记,用于区分几种槭树。



研究思路: