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使用Arbor MYbaits基因捕获技术重建藓类系统发育框架

2019-05-27 10:04:10

2019年4月2日,来自深圳市中国科学院仙湖植物园刘阳研究团队与美国康涅狄格大学Bernard Goffinet教授合作,在《Nature Communications》期刊在线发表了题为“Resolution of the ordinal phylogeny of mosses using targeted exons from organellar and nuclear genomes”的研究论文(IF=12.353)该研究使用基因捕获技术(Arbor Biosciences MYbaits kit )获得了142种藓类植物细胞核、线粒体、叶绿体三套基因组数据,揭示了主要系枝形成的相对速度和潜在机制,成功地在目级水平上重建了藓类的系统(Fig. 1)。


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研究背景:


藓类是高度多样化的古老陆生植物类群,起源于距今约4亿年前的泥盆纪,现存1万3千余种,分布在所有陆地生物群落,具有重要的生态功能,在全球生物地球化学循环中发挥重要作用。藓类植物形态特征简单,缺少化石记录,加之早期的大量灭绝,晚期进化过程中经历过多次快速辐射事件,使藓类植物的系统发育关系至今没有得到很好的解决。


研究材料: 藓类样本(142种藓类,代表了124 属64 科,覆盖了藓类29个目,包括黑真藓类Andreaeophytina、皱蒴藓目Aulacomniales、和缺少蒴齿的Gigaspermaceae等),为干燥标本室样本,年龄通常为几个月到3年,最长保存年限为15年(Andreaeobryum macrosporum)。


测序方法MYbaits kit (MYcroarray, Ann Arbor, MI, USA)定制探针用于靶向捕获,Illumina TruSeq建库,Illumina MiSeq测序


研究结果:


为了减轻潜在的同源性位点的干扰与系统发育来源偏差,本研究通过线粒体、叶绿体与细胞核的蛋白编码基因来解决藓类的系统发育等级。


研究人员选取了142种藓类,代表了124 个属64 个科,覆盖了藓类目前所接受的30个目的29个目,使用基因捕获技术获得了每个物种122个质体(40线粒体、82叶绿体)蛋白编码基因和150个单拷贝核基因的数据(最终选择105个单拷贝核基因进行分析)。系统发育基因组学分析为藓类植物建立了可靠的目级系统框架,解决了一些疑难类群的系统关系,如:黑真藓类Andreaeophytina、皱蒴藓目Aulacomniales、和缺少蒴齿的Gigaspermaceae等,探讨了基因组数据对于解决形态退化藓类位置的重要价值,揭示了主要系枝形成的相对速度和潜在机制。同时,基于系统发育分析结果,成立了藓类植物一个新目——孔雀藓目Hypopterygiales Goffinet ord. nov.,分为油藓目Hookeriales 和灰藓目Hypnales。


该研究首次使用基因捕获技术获得陆地植物一个大类群的三套基因组数据,构建了置信度较高的系统发育树,将促进藓类植物的系统与进化研究,并且对其它植物大类群的生命之树重建具有借鉴意义


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Fig. 1 The ordinal relationships of moss tree of life


Arbor Biosciences的myBaits® target capture kits 特点


完全定制化试剂盒– 富集特定的SNPs,外显子,基因和其他序列motifs

免费探针设计服务–精准的高效测序探针设计

测序平台兼容性– 兼容于大部分的NGS文库制备体系

简化的实验流程– 操作简单,易于上手

完整的实验用组分– 试剂盒中包含探针以及用于杂交和洗涤的所有试剂


myBaits® target capture kits 的应用


• 农业基因组学

• 高通量基因分型

• 系统发育

• 外显子测序

• 古生物学/古DNA

• 宏基因组学

• 病原体基因组学

• 长插入片段捕获 - PacBio和Oxford Nanopore


myBaits® target capture kits 的试剂盒种类


1) myBaits Custom:myBaits® 探针定制试剂盒

2) myBaits® UCE超保守元件捕获试剂盒

3) myBaits® WGE全基因组富集试剂盒

4) myBaits® Mito特异性线粒体基因组捕获

5) myBaits®被子植物353个单拷贝核基因靶向捕获试剂盒

6) myBaits® Onconome v2肿瘤外显子捕获试剂盒


参考资料


Yang Liu, Matthew G. Johnson, Cymon J. Cox, Rafael Medina, Nicolas Devos, Alain Vanderpoorten, Lars Hedenäs, Neil E. Bell, James R. Shevock, Blanka Aguero, Dietmar Quandt, Norman J. Wickett, A. Jonathan Shaw & Bernard Goffinet. Resolution of the ordinal phylogeny of mosses using targeted exons from organellar and nuclear genomes. Nature Communications (2019) 10:1485

https://doi.org/10.1038/s41467-019-09454-w


http://www.szbg.ac.cn/cn/newsintro.aspx?nodecode=105004001&&id=100002028653925

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