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技术服务

细菌基因组完成图

细菌基因组完成图

技术简介:

      细菌广泛存在于大自然中,其具有多样性丰富,基因组较小等特征。细菌是一类只存在拟核的裸露DNA的单细胞原核生物(基因组大小一般小于10Mb),它包括真细菌和古生菌两大类群,根据其基本形态可分为球菌,杆菌,螺旋菌,根据细胞壁组成成分,又分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌,大多数化脓性细菌属于革兰氏阳性菌,它们能产生外毒素使人致病;而大多数肠道菌则属于革兰氏阴性菌,它们能产生内毒素使人致病。常见的革兰氏阳性菌有葡萄球菌,链球菌,肺炎双球菌,破伤风杆菌等;常见的革兰氏阴性菌有痢疾杆菌,伤寒杆菌,大肠杆菌,变形杆菌等。 细菌对人类既有用处又有危害,一方面细菌是某些疾病的病原体,可导致伤寒、肺炎等疾病,另一方面,人类也常利用细菌制作乳酪及酸奶等。随着高通量测序技术的迅速发展,测序成本大幅降低使得获得具有简单基因组的细菌基因组信息更加便捷,获得某个细菌基因组信息,不但可以帮助了解其表型特征,致病机制以及其重要相关基因的功能,还可以通过和其它细菌基因组信息进行比对分析和进化分析,从而了解其分子进化机制。根据不同的研究目的和需求,细菌基因组测序又包括细菌de novo测序(扫描图、精细图、完成图)和细菌重测序。细菌基因组完成图采用Pacbio 测序技术,对基因组进行>50×深度测序,根据序列组装结果,以获取基因组序列信息。

技术优势:


     • 测序方案灵活:根据待测菌株定制最优策略,综合利用一代二代三代测序技术
     • 分析团队强大:拥有强大的生物信息团队,分析内容全面,并提供个性化分析
     • 实验体系严格:从DNA抽提,质检到文库构建,上机测序有严格的实验流程

应用领域:


     • 微生物进化分析
     • 基因发现
     • 环境与生态研究
     • 疾病和个体化医疗

技术参数与实验流程


技术参数


样本要求 测序策略 数据要求
  • 类型: DNA,样本无明显降解
  • 总量:5-15μg
  • 浓度:>=50ng/μL;
  • 纯度:260/280介于1.7-2.0之间
  • 细菌大小1M-10M: PacBio RS II,10K文库1-2个SMRT Cell,>=50×;+ Hiseq 2×150,350bp文库,≥100×;
  • Q30>80%,
  • 1 contig,0 gaps

试验流程

A.建库测序流程


B.数据分析流程


经典案例解读

案例:促进植物生长的Leifsonia属xyli SE134菌株的Pacbio全基因组测序

背景:

      植物的根周有很多植物促增长根际细菌(PGPR),这些细菌能够刺激植物的生长。根际细菌参予的直接机制包括刺激根部生长,根际修复,生物生长素,植物应力控制,间接机制主要涉及生物防治,抗生作用的组成,诱导抗病性等。由于不同的植物的促生长能力不同,PGPR已经成为新的生物生长素学的接种剂。为了改善这些技术,通过根际细菌促进植物生长和生物防治的分子机制是很重要的。 Leifsonia属包括已从多种环境如土壤、植物、水环境和南极的池塘中分离的七个种。据报道,一种可以产生赤霉素的 Leifsonia种可能提高黄瓜和Waito-C水稻的生长。

方法:

      过夜细胞悬浮培养的L. xyli SE134菌株,使用QiagenTM QIAamp DNA Mini Kit提取g DNA,并使用Pacbio单分子实时测序技术进行全基因组测序。文库大小10-Kb,采用4个SMRT cells,使用试剂P4-C2。并采用HGAP方法对序列进行基因组组装并且环化。基因组注释使用PGAP v2.10和RAST v 3.0 软件。

结果:

     •  测序共产生74765条reads,平均长度约11760bp。平均基因组覆盖度为144.97X。
     •  L. xyli SE134 基因组中单个染色体长度为3596761bp,GC含量为70.2%。
     •  基因组包含3466个蛋白质编码基因(CDSs),51个rRNA编码基因和46个tRNA编码基因。通过基因组分析,已证实基因可能参与促进植物生长的过程,例如这些基因参与吲哚乙酸的生物合成,含铁细胞和海藻糖的产生。
     •  L. xyli SE134也含有参与碳水化合物的代谢的基因,它可以利用根渗出液和其它有机材料作为能量来源。
     •  此外,SE134基因组中含有各种各样能适应于植物表面的基因,如抵御干燥,营养不足和氧化应激,和很多与分泌机制和信号相关的基因。

参考文献:

       Sang-Mo Kang, Sajjad Asaf, Sang-Jun Kim, et al. Complete genome sequence of plant growth-promoting bacterium Leifsonia xyli, SE134, a possible gibberellin and auxin producer[J]. Journal of Biotechnology, 2016:34–38.

表一 L. xyli SE134基因组组装结果

图一:L. xyli SE134 产生的赤霉素的含量。

图二:L. xyli SE134 全基因组圈图。从外到内圈:两个外圆表明预测蛋白质编码序列的正链(绿色)和负(红色)链,第三圈显示了基因的分布与GOC分类,第四和第五圈分别表示G C含量和G C偏离。

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