高通量测序技术及其在微生物学研究中的应用

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1、Mini-Review小型综述微生物学报ActaMicrobiologicaSinica51(4):445－457;4April2011ISSN0001－6209;CN11－1995/Qhttp://journals.im.ac.cn/actamicrocn高通量测序技术及其在微生物学研究中的应用112*秦楠，栗东芳，杨瑞馥1深圳华大基因研究院，深圳5180832病原微生物生物安全国家重点实验室，军事医学科学院微生物流行病研究所，北京100071摘要:20世纪70年代发明的核酸测序技术为基因组学及其相关学科的发展做出了巨大贡献，本世纪初发展的以Illumina公司的

2、HiSeq2000，ABI公司的SOLiD，和Roche公司的454技术为代表的高通量测序技术又为基因组学的发展注入了新活力。本文在阐述这些技术的基础上，着重讨论了新一代测序技术在微生物领域中的应用。关键词:新一代测序技术，高通量，微生物学，应用，基因组学中图分类号:文献标识码:A文章编号:0001-6209(2011)04-0445-1320世纪70年代，由FrederickSanger发明的双超过300G的数据，相当于把人类基因组重复测100脱氧链终止法核酸测序技术，为科学发展做出了重遍以上。这完全改变了过去的研究模式，给人类和要贡献，成就了人类基因组的完成。S

3、anger测序法动植物基因组学、转录组学、宏基因组学研究等方面［1］也被称为第一代测序技术，它的原理是以DNA单带来全新的变化，并逐步深入到微生物学研究领域链为模板，进行PCR扩增，扩增体系中加入的碱基中。本综述旨在介绍代表性的高通量测序技术，同为dNTP和荧光ddNTP，对得到的不同长度产物进时着重阐述该技术在微生物学研究中的应用。行电泳分离和激光诱导荧光颜色区分，经过信息转换，获得长达800bp的DNA链碱基组成序列。该1高通量测序技术简介方法已经在PCR产物、载体克隆测序等方面得到广泛应用，但其成本高和测序通量低的缺陷，限制了该1.1IlluminaGenom

4、eAnalyzer和HiSeq2000方法在大规模测序中的应用。IIllumina公司的新一代测序仪(包括Genome新一代测序技术(next-generationsequencingAnalyzer及其升级版HiSeq2000)利用基于单分子technology，或被称为第二代测序技术)以Illumina公簇的边合成边测序技术(SequencingbySynthesis，司的Solexa，ABI公司的SOLiD，和Roche公司的454SBS)和专有的可逆终止化学反应，可以在短时间内［2－4］［2］技术为代表。这些测序平台以数据产出通量高获得大量数据。该测序技术将

5、基因组DNA的随为最大特点，以Solexa技术为例，采用了该技术的机片段附着到光学透明的玻璃表面，这些DNA片段HiSeq2000测序仪，一台机器在两周内就可以产出经过延伸和桥式扩增，形成了具有数以亿计Clusters基金项目:国家科技部973项目(2009CB522600);传染病重大专项(2008ZX10004-009)*通信作者。Tel:+86-10-66948595;Fax:+86-10-63815689;E-mail:ruifuyang@gmail.com作者简介:秦楠(1980－)，男，山东潍坊人，微生物学博士，研究方向为微生物基因组学，细胞信号转导和转

6、录调控。E-mail:qinnan@gmail.com收稿日期:2010-09-15;修回日期:2010-10-22446NanQinetal./ActaMicrobiologicaSinica(2011)51(4)的Flowcell，每个Cluster就是具有数千份相同模板程使用微反应板和乳液PCR/微珠富集。多轮测序的单分子簇;然后对这些模板使用可逆终止并可移反应和每轮多次连接反应，保证了每个碱基判读2除的四色荧光染料，进行边合成边测序。这种新方遍，增加了序列读取准确性，使原始碱基数据准确度法确保了高精确度和真实的单碱基连续测序，为同大于99.94%，而在15×

7、覆盖率时准确度可达聚物和重复序列的测序难题提供了很好的解决方99.999%。测序特点:①可制备Mate-paired文库测案。序，插入片段范围600bp－10kb;②通量高，每台TM测序特点:①通量高。目前一台机器在两周内SOLiD4System测序仪在15天内能够获得100G最高可产出360G的数据;②准确率高。≥98.5%，的数据量;③采用Primerreset方式，保证了较低的同时也有效地解决了多聚重复序列的读取问题;③噪音，失败的Round可以重做;④测序时采用连接成本低。低于传统Sanger测序技术成本的1%;④反应，稳定性高，准确性高，有效地解决了多