RNA-Seq高通量测序技术在果树功能基因组学研究的应用进展.docx

? ? RNA-Seq高通量测序技术在果树功能基因组学研究的应用进展 ? ? 刘 欢, 黄丽娜, 张奋强, 姜梦嫣, 周义杰, 陈思源, 王有年, 杨明峰*, 马兰青,3* 1.北京农学院植物科学技术学院, 农业部华北都市农业重点实验室, 北京 102206;2.北京农学院生物科学与工程学院, 农业部华北都市农业重点实验室, 北京 102206;3.北京农学院, 北京林果业生态环境功能提升协同创新中心, 北京 102206 RNA-Seq高通量测序技术在果树功能基因组学研究的应用进展 刘 欢1, 黄丽娜2, 张奋强1, 姜梦嫣2, 周义杰1, 陈思源2, 王有年2, 杨明峰2*, 马兰青2,3* 1.北京农学院植物科学技术学院, 农业部华北都市农业重点实验室, 北京 102206;2.北京农学院生物科学与工程学院, 农业部华北都市农业重点实验室, 北京 102206;3.北京农学院, 北京林果业生态环境功能提升协同创新中心, 北京 102206 RNA-Seq又称为“转录组测序技术”，它能够从整体水平研究物种基因功能以及基因结构，揭示特定生物学过程。应用该项技术能有效地解决因果树基因组庞大等问题，有效地揭示和阐明植物体内次生代谢生物合成途径及代谢机制。主要论述了RNA-Seq技术的应用方法与流程，通过对测序数据的处理分析与比对等方法，分析了RNA-Seq技术在果树新基因挖掘、次生代谢产物合成途径的应用进展，基于RNA-Seq的高通量测序技术对于发现和揭示具有重要生物学功能和经济价值的次生代谢产物合成关键基因及其调控机制提供了可能。 高通量测序；RNA-Seq；果树；次生代谢产物 基因测序技术也称DNA测序技术，是现代生物学研究中重要的手段之一。截至目前，基因测序技术一共经历了三个发展阶段。继1963年Sanger等人第一次完成胰岛素51个氨基酸序列的测定后，1975年Sanger和Maxam-Gilbert等又建立了核酸序列测定的方法——双脱氧末端终止法，将其称之为第一代测序技术。随后，哈佛大学遗传学家George Church和454 Life Sciences公司 Jonathan Rothberg掀起的“新一代测序技术(NGS)” 也被称为二、三代测序技术,均以高通量为共同特征。Roche公司的454测序平台、Illumina公司的Solexa测序系统以及ABI公司的SOLID测序系统标志着第二代测序技术诞生。Helicos公司的Heliscope单分子测序仪、Pacific Biosciences公司的SMRT技术、Oxford Nanopore Technologies公司研究的纳米孔单分子技术，被认为是第三代测序技术。RNA-Seq对研究不同环境下植物体内基因表达差异的技术研究方面具有重要作用[1]。该技术结合了构建转录组测序文库的实验方法与DGE (digital gene expression TagProfiling) 的信息分析手段，具有高通量的特点，开辟了功能基因组学研究的新纪元[2]。 转录组是连接基因调控和功能蛋白质组的纽带，RNA-Seq与传统的cDNA文库构建及EST测序相比[3]，可在较短时间、较少人工和更低成本的情况下获得大量序列信息，尤其是可获得低表达丰度的基因序列，对研究植物抗逆性的基因表达方式有重要意义[4]。针对遗传背景复杂、杂合度高的果树研究瓶颈，RNA-Seq结合自身优势，已成为果树学研究的新突破点。据统计：甜橙[5,6]、苹果[7,8]、草莓[9]、猕猴桃[10,11]、蓝莓[12]、荔枝[13]、火龙果[14]、李子[15]、树莓[16]等果树已应用这一技术获得了高通量的转录本序列信息及表达量数据，并为其在基因功能验证及预测、生物体内代谢与调控、果实发育与品质形成、环境胁迫响应等方面的研究奠定了基础。本文先对RNA-Seq测序技术的研究情况进行总述，再结合转录组测序技术在果树功能基因组学中的应用研究进行分析，最后小结并展望今后研究中面临的问题与趋势，以期为相关研究提供参考。 1 RNA-Seq技术的应用与方法 高通量测序技术是对传统测序一次革命性的改变，一次性对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定，高通量测序使得对一个物种的转录组和基因组进行细致全貌的分析成为可能。在转录组水平上进行转录组测序(whole transcriptome resequencing)，也称为RNA-Seq，是研究基因功能及结构研究的出发点；从而可以相继开展可变剪接、转录本变异研究(如基因融合编码区SNP研究)、非编码区域功能研究(non-coding RNA研究和microRNA前体研究等)[11]等方面的研究。 1.1 RNA-Seq的实验及分析方法 转录组测序的主要目标是获得某个生物体或