单分子测序解决“极端”基因组组装难题

极地微生物生存在正常生物无法生存的环境中，具有很大的研究价值。然而，极地微生物基因组中的GC含量普遍较高，这种“极端”基因组给测序和信息解读造成了极大困难。研究人员在PacBio单分子测序技术的帮助下首次完成了一种分离自南极的高GC含量基因组菌株的基因组de novo测序。

极地微生物是一个特殊的群体，它们生存在正常生物无法生存的环境中，对这些微生物进行研究能够揭示诸如全球气候变暖、生物进化等方面的问题。此外，这些极地微生物有着迥异于正常环境微生物群体的代谢类型，能够帮助人们寻找更加有效的抗生素，有助于发现新型的药物应用于医学领域。

如果需要进行上述研究，*好的方法是对极地微生物进行de novo测序，从根本上揭示它们的生物学信息。然而，这些极地微生物的基因组类型也有别于其他环境微生物群体，比如说极地微生物基因组中的GC含量极高（>75%），这种“极端”基因组给测序和信息解读造成了非常大的困难。

韩国极地研究所的Dr. Park一直致力于极地微生物研究，为了揭示从南极乔治王子岛分离得到的Streptomyces菌株的基因组信息（7.6Mb），Dr. Park的研究团队首先利用illumina Hiseq 2000平台对其基因组进行测序。Streptomyces 的基因组中GC含量高达71%，即使利用Hiseq2000平台进行了200×深度的测序，仍无法获得完整的基因组，组装时产生了185 个contigs，随后使用Sanger法仍然无法有效的填补gap。

Dr. Park表示，用其他的短序列测序技术仍然“不可能”填补这种高GC含量的基因组gap，所以他们转而利用PacBio RS平台对该基因组进行验证。由于PacBio RS测序技术具有单分子分辨率，不引入PCR过程，没有GC偏向性，研究人员利用该技术获得了高准确度的CCS数据和平均1.5kb的长片段进行基因组组装，仅仅对基因组覆盖15×就能组装得到26个contig（减少了86%），大大降低了基因组组装的难度，而且gap也大为减小，使得他们首次获得了该细菌的完整基因组信息。

Dr.Park和他的团队认为PacBio的单分子实时测序技术“对高GC含量的基因组有着更好的测序能力，并且也是一项非常好的改善de novo测序和组装的新工具”

Dr. Park受到该技术的鼓舞，决定继续利用PacBio技术破解其他极地微生物基因组的组装难题，挑战此前“不可能完成的任务”。