南开大学：基于PacBio平台的全长转录组测序

　　

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生物通报道：当前, 绝大多数的转录组数据都是基于以Illumina平台为代表的第二代高通量测序技术获得的, 但是第二代测序技术无法提供大量的长转录本并且丢失可变剪接等重要信息, 因而大大制约了转录组数据的深度利用.通过以PacBio为代表的第三代测序技术, 可以获得更长乃至全长转录组, 但由于PacBio转录组测序近几年才刚兴起, 只有少量的物种基于PacBio平台获得了转录组. PacBio全长转录组测序, 在国际上才刚开展但发展很快, 其实验与数据分析标准和质量控制方面的研究对于未来的大规模应用至关重要.

来自南开大学生命科学学院等处的研究人员在国际上首次尝试依据PacBio平台最新试剂(P6/C4)优化实验参数, 设计质量控制指标并使全长转录组测序标准化. 这篇文章基于一组昆虫(麻皮椿)全长转录组数据, 对已取得的部分结果进行报告，成果公布在《科学通报》上.

基因组和转录组测序是生命科学领域的基础性工作. 由于绝大部分非模式生物缺乏基因组数据, 全长转录组测序就变得尤为重要, 全长转录本可以大大促进这些物种的基因功能、基因表达调控和进化关系等多方面的基础与应用研究. 但是, 由于RNA易降解和不同的转录本表达量差异巨大等多种原因, 从总RNA中获取尽量多的全长转录本难度巨大. 当前, 绝大多数的转录组数据都是基于第二代高通量测序技术获得的, 第二代测序技术测序序列短, 短序列拼接无法提供大量的长转录本并且丢失可变剪接等重要信息, 因而转录组的从头测序开始采用PacBio第三代测序技术.

PacBio RS系列测序仪, 是基于单分子实时(single molecule real time, SMRT)测序技术的单分子测序仪, 由美国Pacific Biosciences (PacBio)公司设计制造. PacBio RS Ⅱ型测序仪结合最新的P6/C4试剂(2014年8月15日推出), 可以获得高达12000 bp平均长度的测序读段, 大大促进了获得完整基因组和全长转录组的能力.

根据公开发表的文献, 只有少量物种基于PacBio平台获得了转录组: 这其中包括第二、三代测序混合拼接或第二代矫正第三代技术获得的人的类淋巴母细胞[和丹参(Salvia miltiorrhiza)转录组数据; 完全基于PacBio平台获得的转录组绝大部分来自人类, 另外也有HIV病毒、牛(Bovine)、小鼠(Mus musculus)和克氏冕狐猴(Propithecus coquereli)等; 然而, 基于PacBio平台的全长转录组测序方面的研究, 国际上才刚开展, 直到2015年才有真菌(Fungi)、四倍体棉花(Gossipium hirsutum)和欧洲乌贼(Sepia officinalis)等物种测序.

这项研究在大量实验与数据分析的基础上, 在国际上首次尝试依据PacBio平台最新试剂(P6/C4)优化实验参数, 设计质量控制指标并使全长转录组测序标准化.文章报道的部分研究结果基于一组昆虫(麻皮椿(Erthesina fulloThunberg))全长转录组数据但不限于昆虫, 具有更为普遍的意义.

文章指出，PacBio平台发展迅猛, 其测序长度和通量的增加潜力依然巨大, 有可能替代第二代测序技术, 成为基因组和转录组从头测序的首选. 未来的转录组测序优选方案是基于PacBio平台获得样品的全长转录组, 而后以全长转录组为参考应用Illumina双端测序数据定量. PacBio全长转录组测序在建立标准流程, 优化实验参数和质量控制方面的研究将是未来基因组学领域的一个重要研究方向.

（生物通）

原文检索：

任毅鹏, 张佳庆, 孙瑜, 等. 基于PacBio平台的全长转录组测序. 科学通报, 2016, 61: 1250–1254
Ren Y P, Zhang J Q, Sun Y, et al. Full-length transcriptome sequencing on PacBio platform (in Chinese). Chin Sci Bull, 2016, 61: 1250–1254, doi: 10.1360/N972015-01384