澄清那些对PacBio HiFi 测序的误解——关于动植物基因组

背景介绍

动植物基因组研究

世界正在飞速发展，以此带来的气候变化、人口增长和生态系统的变化正在给包括我们人类在内的全球物种带来严峻的挑战。而致力于解决植物和动物的生物学复杂性的科研工作者，在这个不断变化的世界中，对于保护生物多样性和维持农业可持续性可以起到关键作用。

随着长读长测序技术的进步，我们拥有了更敏锐强大的工具，可以挑战从未探索过的更为复杂的多倍体基因组序列，这对于生物学保护、进化研究以及对更宏观的世界性课题的探索都是至关重要的。

在这里，我们继续打破对PacBio HiFi测序在动植物基因组应用领域的误解，揭开HiFi测序的“迷”和“误”。

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澄清那些对 PacBio HiFi 测序的误解——关于人类基因组

揭开HiFi测序的“谜，误”！

The Truth

误区1：

PacBio HiFi reads读长比纳米孔测序短，准确性比短读长测序差。使用纳米孔技术与短读长测序的组合，可以得到“足够好”的基因组组装。

事实：

这种说法是不准确的。

这可能听起来太好了，但这是真的ーー PacBio HiFi reads提供了高精度和长读长的“梦之队”组合。典型的HiFi reads长度为15-20kb，准确率为99.9% 。高质量参考基因组组装所需的长度，加上甚至比短读长reads 更高的精度，HiFi reads对于任何大小的任何基因组的组装都是有价值的。

这种高精确度和长读长的结合也意味着可以构建高质量、单倍型分辨率的基因组，使HiFi技术突破使用单一数据类型无法获得定相信息的障碍。世界各地的研究人员正在利用HiFi测序来进行多种植物和动物物种的单倍型基因组组装，即使是那些大型、复杂，和/或多倍体的基因组。

误区2：

PacBio 测序是对于研究大型基因组生物的客户来讲是奢侈品，价格太昂贵了。

事实：

这一说法过时了。

Revio 长读长测序系统的启动使得单倍型分辨率的全基因组测序比想象的更容易和更实惠。现在可以使用 HiFi reads来生成任何生物的参考级的基因组组装ーー甚至包括像欧洲槲寄生这样复杂的物种。

Revio系统上的每个SMRT Cell 可以产生90Gb的HiFi数据，这意味着每个Revio SMRT Cell的3Gb基因组覆盖率为30x。对于研究较小物种的客户，灵活的混样选择使得多个样本一起测序成为可能，并进一步降低了每个基因组的成本。

误区3：

尽管PacBio的数据质量更好，但是它的通量和工作流程无法达到我所需要的从短读长切换到HiFi测序的水平。

事实：

这一说法过时了。

Revio 系统可以同时对4个SMRT Cell进行测序，这意味着可以快速扩大规模，以便同时运行多个应用程序。这种测序能力可以随着研究进展而提升，可以在一天内完成处理大型、复杂物种或较小物种泛基因组组装的切换。

Revio系统的高通量意味着高容量应用，比如现在可以利用HiFi reads的优势进行更多low-pass基因分型。研究人员可以识别复杂的结构变异或是会被短读长测序错过的位于具有挑战性的基因组区域的变异，然后利用这些信息作出正确决定，并加强育种计划。

误区4：

即使想切换到HiFi测序，但对DNA的要求和文库准备过程不适合现有的样本类型。

事实：

这一说法具有误导性。

使用PacBio Nanobind PanDNA 试剂盒可以对任何物种提取DNA并进行测序，它几乎可以与任何动植物物种兼容。PacBio 提供端到端的工作流程，从DNA提取到测序，可以整合自动化。这些工作流程可以实现通量上从单管到96孔板的灵活变化，以满足不同实验通量的需求。不仅如此ーー新的 HiFi prep kit 96与以前的kit相比，成本降低了40% ，工作流程时间缩短了60% 。现在，只需在13小时内就可以构建好96个样本的长读长测序文库。

但是数据分析呢？SMRT Link 中的工作流程管理提供了对 Revio系统中的HiFi测序数据的快速、简单和强大的分析。PacBio已经建立了全面的全基因组测序分析工具，准备应用到SMRT Link中。对于基因组组装，可直接在SMRT Link中生成高质量(> Q50)的定相的从头组装数据。

此外，与其他长读长测序技术相比，HiFi 测序产生的数据文件要小得多。例如，Revio 系统产生的平均文件大小只有55Gb。这种较小的文件大小意味着分析的强度较小、计算开销较小、结果获取更快速。

“(PacBio)数据的规模是一个巨大的优势，因为它节省了计算时间和资源。”

——来自南安普敦大学的Dr. Carolina Jaramillo Oquend的评价

误区5：

获取表观基因组信息意味着要做额外的文库准备和昂贵的额外测序，这部分费用负担不起。

事实：

这种说法是错误的。

PacBio系统具有独特的可以测序天然DNA的能力，可以保证所有的表观遗传和修饰标记完好无损。这意味着可以将基因组和表观基因组在一起测序，并利用标准的HiFi WGS工作流程完成CpG位点5mC甲基化的检测，无需额外的测序和费用。

通过检测5mC，HiFi测序允许识别基因组复杂和重复区域的甲基化，而这些区域是其他甲基化检测(包括微阵列、短读长测序和纳米孔测序)所遗漏的。

误区6：

PacBio RNA 测序由于高成本和低通量，只适用于发现型的应用，如基因注释和异构体的发现。

事实：

这种说法是不完整的。

通过Revio系统的高通量RNA测序技术，可以进行bulk和单细胞RNA测序。

RNA测序的未来是长读长。用于RNA研究的Iso-SeqーーPacBio长读长测序解决方案，已经帮助科研人员在动植物学领域取得了广泛的新发现，使其能够进一步研究重要的作物、濒危物种、模式生物等。

PacBio公司新的高通量RNA测序试剂盒，将Iso-Seq与新的Kinnex试剂盒(MAS-Seq 方法)结合起来，进一步提高了bulk和单细胞RNA 测序的通量。

Future

HiFi长读长的测序能力意味着研究大型或复杂基因组的研究人员不再受短读长技术的限制。现在，可以利用HiFi reads的长度和准确性，让我们所研究的物种的全貌展现在眼前。

了解更多关于PacBio测序如何帮助您应对当今动植物基因组学挑战的内容，请联系我们的工作人员获取更多资料！

基因公司

基因有限公司作为PacBio公司的中国区合作伙伴，自2011年以来将PacBio第三代单分子实时测序技术引入国内，一直为国内用户提供专业的三代测序系统的安装培训，技术支持，应用培训与售后维护工作，赢得客户的一致好评与信任。基因有限公司将一如既往的支持越来越多的PacBio用户。

关于基因

基因有限公司成立于1992年，是一家提供生命科学科研仪器、试剂耗材和技术服务的综合服务商。基于“Gene Brightens Every Life • BioTech Connects the World”——“基因燃亮生命 • 生物技术连接世界”的愿景，专注于生命科学领域前沿技术的引进和推广，致力于推动该领域国内科研机构硬件水平及实验方案的革新与升级。同时，公司也一直致力于自主品牌的科研设备的研发与生产，拥有一系列通用性强、互补性高的自主品牌产品。

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