JGI购入PacBio取代454 明年测序47Tb

美国能源部联合基因组研究所（JGI）正在调整其测序技术，购入第二台PacBio RS系统以取代罗氏454的仪器，准备在2012财年产生超过47 Tb的DNA序列。“我们的重点之一是de novo测序。对于de novo测序，我们之前不了解其基因组--如宏基因组环境、真菌、植物等--长读取确实是一个优势，因此PacBio的确有帮助。”

美国能源部联合基因组研究所（简称JGI）正在调整其测序技术，因其准备在2012财年产生超过47 Tb的DNA序列，其中一半以上的测序产量将用于其最大的用户计划，群体测序计划（Community Sequencing Program，简称CSP）。

据JGI发言人David Gilbert 透露，JGI目前拥有8台Illumina的HiSeq，2台Illumina的MiSeq和1台PacBio RS测序仪。该研究所刚刚淘汰了2台罗氏454的仪器和5台Illumina的GAIIx测序仪，并购进了第二台RS系统，Gilbert表示，RS系统本周到货，应该在下个月开始运行。

JGI的主管Eddy Rubin告诉《In Sequence》，由于JGI扩充了Illumina测序仪的队伍，并利用PacBio RS加强其产生长读取的能力，因此减少了对罗氏454仪器的依赖。他解释道：“我们能够用Illumina更经济地开展多个应用，并且我们希望能够用PacBio做之前罗氏（454测序仪）所做的许多事情。”

长读取对许多项目而言仍然有优势，包括那些过去从未鉴定的基因组或宏基因组的测序工作。Rubin表示，JGI计划在多个长读取应用中使用PacBio平台，在这之前他们是使用罗氏454的测序技术。

Rubin谈到：“我们的重点之一是de novo测序。对于de novo测序，我们之前不了解其基因组——如宏基因组环境、真菌、植物等——长读取确实是一个优势，因此PacBio的确有帮助。”

尽管目前利用PacBio测序的成本仍相对较贵，但他表示，PacBio RS的长读长和所产生的错误的特点很吸引人。

 “PacBio从通量角度而言，成本不便宜，这是它目前的一个缺点，但它的长读长确实很棒，”Rubin解释道。“另外它产生的错误是随机错误的——看起来可以很好的覆盖不同GC含量的基因组区域（高GC和低GC区域）。”

不过JGI的大多数测序工作仍将使用Illumina的机器进行（相对PacBio来说，Illumina现阶段的测序成本更低），Rubin称之为“干了大部分活的主力军”。

41个新计划

JGI上周宣布，它已经从参与其2012群体测序计划的152名申请者中挑选出41个研究项目。

这家位于加州Walnut Creek的基因组学机构为CSP选中的项目提供测序服务和分析协助，Rubin解释道。对他们而言，参与研究者必须能够证明，他们具有金融手段使项目的其他方面得以实现，包括采集样本和JGI所提供的数据处理的资金。

Rubin告诉《In Sequence》，符合资格的项目是那些涉及生物圈几乎每个方面的项目，除生物医学外，包括过去从未鉴定的基因组、植物-微生物相互作用，及微生物群落研究。

批准在2012年开展的41个项目涉及方方面面，从旨在充实生命之树各分支的基因组测序研究，到与生物修复和/或生物能源生产相关的宏基因组研究。

除了DNA测序，一些CSP计划还将包括RNA测序，它们旨在评估基因表达或宏转录组。

2012 CSP计划的一部分将涉及特定物种的全基因组测序，包括一项由俄勒冈州立大学和加州大学河滨分校的研究人员领导的研究，它将对大约1,000种真菌基因组进行测序，以便为577个真菌家族中的每一个建立两个或更多的参考基因组。

除此之外，2012 CSP计划中的许多是旨在了解群落基因组学以及特定环境中物种之间的相互作用，而不是单个基因组，Rubin解释道。

例如，CSP大型计划之一，由北卡罗莱纳大学研究人员Jeff Dangl领导的研究小组正在寻找植物之间的相互作用，如拟南芥、玉米或生物能源作物芒草，以及围绕这些植物根部的跟际微生物群落。

Rubin表示：“在未来某个时候，我们希望通过引进某个微生物群落来改善植物生长。过去，基因组学在很大程度上是了解一种微生物或一棵树。现在是要了解它们的相互作用。”

总体而言，预计JGI在2012财年产生的序列中的~55%是用于CSP计划。剩余的测序能力将投入到美国能源部的生物能源研究中心、JGI Director的科学计划、低剂量辐射研究计划，及国际合作生物多样性小组（ICBG）计划。

具体来说，JGI明年将产生47.1 Tb碱基，其中大约30%将用在生物能源研究中心，这是美国能源部资助的研究中心，致力于将生物质转化成生物能源。JGI Director的科学计划已分配10%，而低剂量辐射研究计划和ICBG计划将占据剩余的5%。

30倍的增加

在2009年之前，JGI主要依赖Sanger测序来开展CSP及其他计划（详见IS 7/11/2008）。从那时起，该研究所已逐步转向新一代测序平台。

Gilbert提到，近几年来，通过采用高通量测序技术，JGI已实现测序产量的巨大增长：在2009-2011年间，研究所的测序产量已提高近30倍，而经费仍保持在约7,000万美元。

特别是CSP，2012年的测序产量有望达到2011年的4-5倍。

Rubin表示：“所有宏基因组计划正在越变越大。”

 “在Sanger（测序）时，宏基因组计划是数千万个碱基对。如今我们的宏基因组计划有万亿个碱基。”他补充道。

为了处理它所产生的海量序列数据，JGI开始利用伯克利超级计算机构来储存和分析序列数据，此机构也被称为国家能源研究科学计算中心（NERSC）。Rubin谈到，为此，JGI正将基因组算法转化成一种能与NERSC的高性能计算硬件兼容的格式。

他提到，除了DNA和RNA测序能力，该中心还在开发其他测序相关的能力，包括从那些无法培养的单个微生物细胞中扩增DNA并测序的技术 – 此技术将实现一些项目，在对指定微生物群落进行宏基因组测序的同时，对同一环境中的微生物进行单细胞测序。

 “JGI过去主要提供序列分析，而我们将逐步提供其他东西：我们提供单细胞基因组学，我们有一个小DNA合成计划，”Rubin谈到。“我们正逐步提供其他各种能力，开始成为一个新一代基因组中心。”