高通量测序植物案例分析-3篇
高通量测序技术在林木育种中应用
高通量测序技术在林木育种中的应用摘要林木不仅是重要的可再生资源，为人类提供了衣食住行等最基本的原材料，也是陆地生态系统最重要的组成部分。
传统育种方法已在很大程度上促进了林木育种学的发展，但难以满足人类对林木资源需求。
新一代的高通量测序技术为这个传统学科带来了技术和方法的革命，这一技术能有效地研究表型和基因型之间的关系，特别是在复杂性状研究中很有优势。
利用此技术可以通过新一代遗传作图策略发掘功能基因并对其进行精确定位。
综述了国际上林木基因组与遗传育种研究的现状与新发展，并对后基因组时代的林木育种研究的预期成果进行了展望，以为从事该领域研究的科研人员提供参考。
关键词高通量测序；基因组；林木育种中图分类号s722.3文献标识码a文章编号 1007-5739（2013）12-0130-03applicationsofhigh-throughputsequencinginforesttreebree dingtian binxin pei-yaozhang xue-juanwang da-weihe cheng-zhong *（key laboratory of biodiversity conservation in southwest china，state forestry administration，southwest forestry university，kunming yunnan 650224）abstractforest trees are not only the important renewableresources which can meet the essential needs of humans，but also the most important part of the terrestrial ecosystems. traditional breeding methods have largely contributed to the development of forest tree breeding，but it is difficult to meet human′s needs for forest resources. nowadays，the availability of genomic tools and resources is leading to a new revolution of plant breeding，as they facilitate the study of the relationship between the genotype and the phenotype，in particular for complex traits. with high-throughput sequencing technique，you can explore functional gene and its precise positioning by a new genetic mapping strategy. in this paper，the author reviewed the progress in tree genomic and genetic breeding，and prospected the future achievements in order to provide a useful reference for researchers working in this area.key wordshigh-throughput sequencing；genome；forest tree breeding林木不仅是重要的可再生资源，为人类提供了衣、食、住、行等最基本的原材料，而且是陆地生态系统最重要的组成部分。
高通量测序技术在分子育种中的应用
高通量测序技术在分子育种中的应用随着科技的不断发展，高通量测序技术（High-throughput sequencing，简称HTS）已经逐渐成为了分子育种的重要工具之一。
HTS技术以其优异的丰富度、准确性和灵敏性已经受到了众多科研工作者的追捧，成为了研究植物基因组和分子育种的重要手段之一。
一、高通量测序技术在分子育种中的应用高通量测序技术通过高速且精确地读取基因组中每一个碱基的信息，提供了丰富的遗传变异和功能信息，使育种研究者能更加准确地了解分子层面的植物遗传多样性，加速了植物育种的进程。
利用HTS技术，可以对大规模的DNA序列进行高效地检测和复制。
这种技术具有高速、高灵敏度、高精度和高通量等特点，因此广泛应用于植物育种领域。
在研究和分析植物基因组序列的过程中，工作分为DNA样品提取、建库、测序和数据分析等四个步骤，通过这些步骤，可以对某种特定植物品种样品组进行基因组序列测序，其中包含了一些基因和DNA序列。
二、高通量测序技术的应用案例目前，针对植物育种，已经有许多使用高通量测序技术的案例，其中不乏一些非常具有代表性的研究。
1、植物基因组组装和注释利用高通量测序技术，可以实现对植物基因组的快速组装和注释，例如小麦基因组的组装，为植物学家了解小麦基因的结构和功能奠定了基础。
此外，用HTS 技术将基因集成组的技术与全转录组测序相结合，不仅可以进一步完善植物基因组的注释，而且可以大幅度提高基因的发现率。
2、植物基因功能研究通过HTS技术，可以获得基因的快速表达数据和差异表达数据，结合生物信息学分析，研究人员可以在基因水平快速鉴定出某些与控制特定性状相关的基因，这为植物育种提供了很好的基础。
例如，对水稻耐盐基因OsNAC2基因组、转录本组和表达谱的缺失分析，为后续进行芯片鉴定和分子育种提供了有效信息。
3、植物基因组范围的比较通过HTS技术，可以进行不同种植物品种之间的基因组比较，以更好地理解其遗传多样性和进化历史。
高通量测序技术在动植物研究领域中的应用
高通量测序技术在动植物研究领域中的应用一、本文概述随着生物技术的飞速发展，高通量测序技术（High-throughput sequencing technology）已成为动植物研究领域的重要工具。
该技术以其快速、准确、高效的特点，极大地推动了动植物基因组学、转录组学、表观遗传学等多个研究领域的进步。
本文旨在全面综述高通量测序技术在动植物研究领域的应用，包括动植物基因组测序、基因表达分析、基因功能研究、种质资源鉴定、遗传育种以及生态保护等方面。
通过深入剖析这些应用案例，旨在为读者提供一个清晰、全面的高通量测序技术应用全景，以期推动该技术在动植物研究领域的进一步发展和应用。
二、高通量测序技术的基本原理与方法高通量测序技术，又称为下一代测序技术（Next Generation Sequencing，NGS），是近年来生物信息学领域的一项革命性技术。
其基本原理是通过将待测样本的DNA或RNA片段化，然后利用高通量测序平台对这些片段进行大规模并行测序。
这种方法大大提高了测序速度和效率，降低了成本，使得研究者可以对基因组、转录组甚至单细胞进行全面的深入研究。
高通量测序的方法主要包括样本准备、文库构建、测序及数据分析等步骤。
在样本准备阶段，研究者需要从动植物组织中提取高质量的DNA或RNA，并通过特定的酶处理将其片段化。
文库构建则是将这些片段与测序引物连接，形成适合测序的文库。
测序阶段则通过高通量测序仪器对文库进行大规模的并行测序，得到原始的测序数据。
在数据分析阶段，研究者需要使用生物信息学工具对原始数据进行处理、组装和注释，最终得到基因组的序列信息、基因结构、表达水平等关键信息。
通过这些信息，研究者可以对动植物的基因组结构、功能、进化等方面进行深入的研究。
高通量测序技术在动植物研究领域的应用广泛，包括但不限于基因组测序、转录组测序、表观遗传学研究、单细胞测序等。
这些应用不仅有助于我们更深入地理解动植物的生物学特性，也为动植物育种、疾病防治、生态保护等领域提供了新的思路和方法。
高通量测序技术及其在植物研究中的应用
2012年第4期2012№4辽宁林业科技Journal of Liaoning Forestry Science ＆Technology收稿日期：2012-02-22基金项目：引进国际先进林业科学技术项目（2012-4-39）；辽宁省科学技术计划重大项目（2011207002）；林业转基因生物安全性监测项目（JJ-11-03）。
高通量测序技术及其在植物研究中的应用冯健1，赵雪崴2（1.辽宁省林业科学研究院，辽宁沈阳110032；2.辽宁省林业调查规划院，辽宁沈阳110122）摘要：随着“后基因组时代”的到来，国际学术界已经认识到发展快速低成本测序技术的重要性。
在这样的背景下，高通量测序技术应运而生，其代表性技术平台有Roche 的454测序技术、Illumina 的Solexa 测序技术和ABI 的Solid 测序技术。
笔者通过查阅相关文献，系统回顾了第1代测序技术发展过程，详细叙述了高通量测序技术原理和方法，探讨了高通量测序技术在植物分子生物学研究中的应用。
关键词：高通量测序技术；测序技术；植物中图分类号：Q503文献标识码：A文章编号：1001-1714（2012）04-0029-072003年4月14日，美国人类基因组研究项目首席科学家Collins F 博士在华盛顿隆重宣布：人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划（Human Genome Project ，HGP ）的所有目标全部实现。
这标志“人类基因组计划”胜利完成和“后基因组时代”（Post Genome Era ，PGE ）正式来临[1]。
进入后基因组时代，功能基因组学、系统基因组学等研究越来越受到重视，与之相应的是对测序技术的需求有增无减，传统的测序方法已经不能满足深度测序和重复测序等大规模基因组测序的需求。
国际学术界已经清醒地认识到发展快速低成本测序技术的重要性。
2006年10月美国加州Santa Monica 的X Prize 基金会承诺给第1个实现1000美元人类全基因组测序的个人或单位颁发1000万美元的奖金，成为有史以来生物医学领域奖金额度最高的科技奖，足见人类科学对测序技术的需求。
高通量测序技术及其在植物研究中的应用
几 乎 同时 发 明 了 Ｄ ＮＡ序 列 测定 方 法 ， 为 发 展 快 这 速高效的 Ｄ ＮＡ测 序 方法 带 来 了 曙光 。Ｓｎ ｅ的方 ａｇｒ 法是用酶法降解 Ｄ ＮＡ， Ｍａａ Ｇｉ ｅ 用 的是 而 ｘｍ— ｌ ａ采 ｂ
自２ 世 纪 ７ 年 代 中期 问世 以来 ， ＮＡ测 序 技 ０ ０ Ｄ 术 迅 速 发 展 ， 大 地 推 动 了生 物 学 的 发 展 ， 为 分 极 成 子 生 物学 研究 中最 常 用 的技术 。每 经过几 年 ， 序 测
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高通量测序技术及其在植物研究中的应用
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Ｇｅｏ ｃ公 司最 近 推 出基 于 其 专 利技 术 的测 序 服 ｎ ｍｉｓ 务 平 台 ， 该 公 司并没 有 表示 要 在市 场销 售 这一设 但 备 。 目前 ， 于单 分 子读 取 技 术 的第 ３ 测序 技 术 基 代
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基于高通量测序技术分析2种菌草根际土壤真菌群落多样性
基于高通量测序技术分析2种菌草根际土壤真菌群落多样性随着生物技术的不断发展，高通量测序技术已经成为了研究生物多样性的一种重要手段。
通过高通量测序技术，可以快速、高效地对不同生物样本中的DNA进行测序，从而可以更全面地了解生物群落中的微生物多样性。
本文将基于高通量测序技术，对两种不同的菌草根际土壤真菌群落进行分析，探讨其多样性特征。
菌草是一种重要的植物根际微生物的寄主植物，在其根际土壤中具有丰富的微生物资源。
其中真菌是根际土壤中重要的微生物组成部分，对于维持土壤生态系统的平衡起着重要的作用。
对菌草根际真菌群落的多样性分析，有助于我们更好地了解土壤生态系统的结构和功能。
我们收集了两种不同类型的菌草根际土壤样品，分别来自不同的生态环境下。
然后，我们利用高通量测序技术对这些土壤样品中的真菌DNA进行了测序，得到了大量的DNA序列数据。
接下来，我们对这些数据进行了生物信息学分析，并进行了真菌群落多样性的研究。
我们对两组样品的真菌群落进行了比较。
结果显示，两组样品中的真菌群落组成存在较大差异。
具体来看，在样品A中，真菌A属的相对丰度较高，而真菌B属的相对丰度较低；而在样品B中，真菌B属的相对丰度较高，而真菌A属的相对丰度较低。
这表明不同生态环境下的菌草根际土壤中的真菌群落结构存在明显差异，反映了不同环境对真菌群落的影响。
接着，我们对两组样品的真菌多样性进行了比较。
结果显示，样品A的真菌多样性指数要高于样品B，表明样品A中的真菌群落更为丰富多样。
通过进一步的分析发现，样品A 中存在多个优势种，这些优势种的相对丰度较高，而在样品B中不存在这样的优势种。
这也从侧面反映了不同样品中真菌群落的多样性特征。
我们对两组样品中的共有种进行了分析。
结果显示，两组样品中均存在一部分共有种，这些共有种在不同样品中的相对丰度存在差异。
这也说明了共有种在不同生态环境中的适应能力和相对竞争力。
基于高通量测序技术的真菌群落多样性分析结果显示，不同生态环境下的菌草根际土壤中的真菌群落具有明显的差异，包括群落组成、多样性指数、优势种和共有种等方面。
基于高通量测序分析青贮玉米微生物多样性
收稿日期：２０２０－０２－２４ 基金项目：中央引导地方科技发展专项；山东省农业重大应用技术创新项目“青贮玉米高产高效生产技术集成与示范”；山东省农业科学
院农业科技创新工程项目（ＣＸＧＣ２０１７Ａ０１，ＣＸＧＣ２０１８Ｅ１０） 作者简介：朱见深（１９９５—），男，在读硕士研究生，主要从事微生物生理与生物化学的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｕｊｉａｎｓｈｅｎ＠ｙｅａｈ．ｎｅｔ 通讯作者：刘玉庆（１９６９—），男，山东栖霞人，研究员，主要从事农业畜牧业微生物研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｉｕｑｉｎｇ＠１６３．ｃｏｍ
（１．山东省农业科学院畜牧兽医研究所 ／山东省动物疫病防治与繁育重点实验室，山东 济南 ２５０１００；
２．山东大学生命科学学院，山东 济南 ２５０１０１）
摘要：青贮饲料发酵质量好坏很大程度上由其微生物组成决定。为了解青贮玉米微生物的多样性，利用 高通量测序技术结合传统的纯培养技术，对 ３１个青贮饲料样本进行微生物多样性分析。结果表明，青贮玉米 微生物群落组成的共享核心菌属 ４１个，占总样本微生物组成的 ８７．７％，丰度较大的（≥１％）有 １０个菌属，其 中乳杆菌属、克雷伯菌属及魏斯氏菌属分别占 ４２．９％、１２．１％、１０．３％；真菌主要有念珠菌属、黑粉菌属、半乳 糖霉菌属等。比较乳熟期组与蜡熟期组青贮的微生物群落，发现玉米的成熟度不同，青贮发酵产品中某些属 微生物在数量上存在差别，但微生物群落组成无明显差异。本研究可为青贮饲料微生物群落结构及功能的研 究提供参考。
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第 ４期 朱见深，等：基于高通量测序分析青贮玉米微生物多样性
高通量基因测序技术在植物基因组学中的应用
高通量基因测序技术在植物基因组学中的应用随着科技的不断进步，高通量基因测序技术已经逐渐成为了当前最流行的生物学技术之一。
而在植物基因组学领域中，此技术更是被广泛应用。
本文将围绕着高通量基因测序技术在植物基因组学中的应用展开讨论。
1. 现状概述首先来介绍一下目前高通量基因测序技术在植物基因组学中的现状。
目前，高通量基因测序技术已经逐渐成为了植物基因组研究的主流技术之一。
它不仅能够帮助科学家们更加深入地研究植物的基因组结构和功能，还可以为植物基因组研究开辟出广阔的新领域。
2. 应用领域高通量基因测序技术在植物基因组学中的应用领域非常广泛，主要包括以下几个方面。
2.1. 新基因的发现通过高通量基因测序技术，科学家们可以更加准确地识别出植物基因组中的各种基因，并发现新的基因。
这种技术在植物基因组学研究中是非常重要的一环，因为只有发现越来越多的基因，才能更好地了解植物的生命进程。
2.2. RNA测序高通量基因测序技术还可以应用于RNA测序，帮助科学家们研究植物的基因表达情况。
通过RNA测序，科学家们可以得到植物不同部位、不同时期的全基因组表达情况，以及基因表达水平的差异，从而更好地了解植物生长发育和胁迫环境下的生理生化反应等方面的情况。
2.3. 转录组学分析高通量基因测序技术还可应用于转录组学分析。
通过大规模测序，科学家们可以同时测定成千上万个基因的转录本（mRNA和ncRNA），并研究它们的结构和功能。
这不仅有助于科学家们更好地理解植物的基因组结构，也为转录调控研究打下良好基础。
2.4. 全基因组测序高通量基因测序技术还可应用于全基因组测序。
通过对植物基因组全部或大部分区域进行测序，科学家们可以更准确地理解植物的基因组特征、结构和功能，还可研究植物的群体遗传结构和变异情况，更好地了解植物的进化历程。
3. 应用案例以下三个具体案例说明了高通量基因测序技术在植物基因组学中的实际应用。
3.1. 乔木转录组近年来，科学家们利用高通量基因测序技术对一些重要乔木的转录组进行了测序研究。
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研究方法和研究结果
• 研究结果：
– 对GOD治疗反应的主要菌群；
146种菌
研究方法和研究结果
• 研究结论：
– 肠道菌群结构会被GOD调节，与GOD对T2D的治疗有关；
– GOD可以在肠究结果：
– GOD显著提高了T2D病人血糖的控制； – 治疗组的肠道微生物结构表现出了剂量依赖性的变化；
案例一：c3和c4植物叶片的比较转录组研究
研究目的和研究方法
• 研究目的 – To define the divergence in gene expression modules between C3 (Tarenaya hassleriana: 醉蝶花)and C4 (Gynandropsis gynandra: 白花菜) photosynthesis during leaf ontogeny • 研究方法 1. 叶片生长的6个时期 2. 每个时期有5个生物学重复
研究结果
比较了一些与细胞周期 相关的基因的表达变化。
研究结果
COP9信号小体在C4植物 中维持高表达水平时间 更长。
案例二：玉米LncRNA研究
研究方法和研究结果
• 研究方法
– 首先整合公开的（表达序列标签）ESTs，玉米的全基因组注释草图， 和来自30个不同的实验和发育阶段的RNA-Seq的数据。 – RT-qPCR验证预测的24个LncRNA。 – 生物信息学分析LncRNA的表达、遗传和表观遗传谱。
案例四：葛根芩连汤治疗Ⅱ型糖尿病 时肠道微生物的变化
研究方法和研究结果
• 研究方法
– 共分为4个组。 – 每4周采集一次粪便，进行 16S测序。
研究方法和研究结果
• 研究结果：
– GOD显著提高了T2D病人血糖的控制； – 治疗组的肠道微生物结构表现出了剂量依赖性的变化；
动态变化： 0-12周对 4周的时候，HD 比 组就已经达到
• 结论
– 该研究表明微生物之间，宿主和微生物之间的相互作用共同决定了根 周微生物的差异。
研究方法和研究结果
大麦根周和根的微生物 是一个封闭群。
研究方法和研究结果
PCA土壤和大麦
根周微生物。
大麦根表面微生
物OTU富集。
研究方法和研究结果
大麦和拟南芥根周菌群 聚类。
研究方法和研究结果
16S扩增子和宏基 因组丰度对比。
研究方法和研究结果
• 研究方法
– 3个生物学重复，2种土壤基质重复。 – 16S测序和宏基因组测序相结合。
• 研究结果：
– 丛毛单胞菌、黄杆菌和根瘤菌是根周微生物中的优势菌群； – 宿主基因型对根周相关菌群的多样性有微弱但显著的影响，可能代表 了植物驯化的印迹； – 疾病产生、分泌、噬菌体互作和养分转运等性状与大麦根周微生物有 关联。蛋白家族控制的这些性状表现出正选择的证据。
– 白家族控制的这些性状表现出正选择的证据。
• 结论
– 该研究表明微生物之间，宿主和微生物之间的相互作用共同决定了根周 微生物的差异。
• The end • Thank you for your attention！
3.
4. •
补充其他组织的比较
每个重复有40样本混合
测序策略： – 单端测序和双端测序相结合
– HiSeq2000平台测序
研究结果
有4686和5308个基因分别在白花菜和醉蝶花中显著高表达。 最大的差异出现在种子和茎组织中。
研究结果
相对来说，这两 个种的表达模式 非常接近。
研究结果
遗传因子的影响更大。
研究方法和研究结果
信息学鉴定玉米 lncRNA
研究方法和研究结果
玉米lncRNA描述。
研究方法和研究结果
玉米lncRNA组织 表达谱。
研究方法和研究结果
玉米lncRNA和基因遗 传模式。
研究方法和研究结果
lncRNA 表达的eQTLmaping。
案例三：宏基因组测序揭示大麦根菌 的结构和功能
the genes with decreasing expression split into two primary clusters, of which the smaller cluster maintained higher expression longer in the C4 than the C3 species 。
• 研究结果：
– 预测了18,459个lncRNAs前体，其中1,704个是具有高可信度的（HC-
lncRNA）；
– HC-lncRNA平均转录长度为463bp，比注释基因包含的外显子少； – 组织表达差异分析发现多数的HC-lncRNA的表达具有组织特异性。
– 在105个重组近交系中出现了超亲分离现象，并且玉米lncRNA受反式