中国海洋大学863项目Nature子刊发表技术突破

中国海洋大学海洋生命学院的研究人员成功研发了串联标签测序技术，解决了2b-RAD技术无法应用于双末端测序平台的局限，使得简并基因组分析成本大大降低。

　　

生物通报道：中国海洋大学海洋生命学院的研究人员发表题为“Serial sequencing of isolength RAD tags for cost-efficient genome-wide profiling of genetic and epigenetic variations”的最新成果，他们成功研发了串联标签测序技术，解决了2b-RAD技术无法应用于双末端测序平台的局限，使得简并基因组分析成本大大降低。

这一研究成果公布在10月3日的Nature Protocols杂志上，文章的通讯作者是中国海洋大学海洋生物遗传学与育种教育部重点实验室包振民教授，以及王师教授。这一研究组主要从事海洋贝类功能基因组学和分子遗传育种学等领域的研究，这项研究得到了863计划现代农业技术领域“海水养殖种子工程”项目的资助。

此前包振民教授研究组在Nature Methods，Open Biology等杂志上发表了多项适用于非模式生物的高通量、低成本的基因组学新方法和新技术，这项最新研究在前期开发的2b-RAD简化基因组分型技术和MethylRAD全基因组DNA甲基化检测技术的基础上，成功研发了串联标签测序技术，首次实现了全基因组SNP分型和DNA甲基化的同步联合分析。

全基因组SNP分型技术是解析全基因组范围内遗传变异与性状关系的核心技术手段，已成为生命科学领域大规模应用基因组信息进行重要性状遗传解析的研发热点。

2012年这一研究组开发了一种新型简单又灵活的分型技术：2b-RAD，这一技术无需预知基因组信息，文库构建快捷，标签密度易于调节，成本低廉。从2b-RAD这一技术命名上就可以看出其采用的是限制性酶切位点相关DNA标记（Restriction site Associated DNA，RAD），这种标记测序方法是一种简化基因组测序技术，首先利用限制性核酸内切酶识别基因组相关位点并进行酶切反应，然后对酶切获得的Tag序列进行高通量测序。这种方法能够显著降低基因组的复杂度，快速、经济地鉴定出成千上万个单核苷酸多态性（SNPs）标记。中国海洋大学发表Nature Methods文章

在此基础上，研究人员又成功研发了串联标签测序技术，在一个测序片段（reads）实现了对多达5个标签同时分析，解决了2b-RAD技术无法应用于双末端测序平台的局限，使得简并基因组分析成本大大降低（单标签测序成本仅为技术改进前的十分之一）。

这一技术也首次实现了全基因组SNP分型和DNA甲基化的同步联合分析。所研发的新技术为低成本、大规模开展非模式生物特别是海洋生物基因组学及分子育种学研究提供了关键技术手段，也可应用于农作物、畜牧和模式动物等，具有广阔的应用前景。

（生物通：万纹）

作者简介：

包振民 教授

　　学习经历：
　　1982年毕业于山东海洋学院海洋生物学专业，获学士学位。
　　1997年毕业于青岛海洋大学水产养殖专业，获博士学位。
　　1999年 美国A & M大学IBT高级访问学者

　　学术任职情况：
　　中国海洋大学生命学院教授、博士生导师。
　　山东遗传学会副理事长；中国海洋生物工程学会专业委员会副主任委员；中国贝类学会理事；中国水产学会海水养殖分会理事；国家基金委专家评审组成员；国家水产原良种审定委员会委员；农业部海洋渔业资源可持续利用重点开放实验室客座教授；上海水产大学兼职教授；比利时根特大学博士生国外导师。

　　研究方向和兴趣领域：
　　实验室聚焦在贝类遗传学和种质工程研究，重点开展扇贝的遗传学现象和机理、性状的分子标记和遗传调控网络解析等研究，并应用分子生物学、细胞遗传学和现代育种技术相结合等方法建立贝类的良种培育体系；同时我们也对贝类基因组学和进化生物学感兴趣，贝类奇异的基因组结构，丰富的遗传多样性和复杂的遗传现象让我们迷惑和兴奋。

王师
男，1979年10月生。博士，教授。

学习工作经历
1998.9~2002.7，中国海洋大学，学士学位，海洋生物技术与计算机科学双专业
2002.9~2007.7，中国海洋大学，博士学位，遗传学专业，研究方向: 扇贝分子遗传学
2007.9~2009.10，美国得克萨斯大学奥斯汀分校，博士后，研究方向: 珊瑚遗传基因组学
2009.11~2010.12，美国得克萨斯大学奥斯汀分校，博士后，研究方向: 酒精成瘾的分子机理
2011.1至今，中国海洋大学，教授，研究方向: 扇贝基因组学与分子遗传育种

学术方向与成果
研究方向主要集中在海洋贝类功能基因组学和分子遗传育种学等领域。在海洋无脊椎生物的高通量低成本SNP分型技术开发，高精度遗传连锁图谱构建，共表达基因网络研究，以及基因组进化等方向上均有开创性工作及标志性的研究成果。研究成果陆续发表在国际知名期刊上，如Nature Methods, Journal of Neuroscience, Genome Biology等。

原文摘要：

Serial sequencing of isolength RAD tags for cost-efficient genome-wide profiling of genetic and epigenetic variations

Isolength restriction site–associated DNA (isoRAD) sequencing is a very simple but powerful approach that was originally developed for genome-wide genotyping at minimal labor and cost, and it has recently extended its applicability to allow quantification of DNA methylation levels. The isoRAD method is distinct from other genotyping-by-sequencing (GBS) methods because of its use of special restriction enzymes to produce isolength tags (32–36 bp), and sequencing of these uniform tags can bring many benefits. However, the relatively short tags produced by the original protocol are mostly suited to single-end (SE) sequencing (36–50 bp), and therefore they cannot efficiently match the gradually increased sequencing capacity of next-generation sequencing (NGS) platforms. To address this issue, we describe an advanced protocol that allows the preparation of five concatenated isoRAD tags for Illumina paired-end (PE) sequencing (100–150 bp). The configuration of the five concatenated tags is highly flexible, and can be defined by users to work with a desired combination of samples and/or restriction enzymes to suit specific research purposes. In comparison with the original protocol, the advanced protocol has an additional digestion and ligation step, and library preparation can be completed in ~8 h.