育种家们愿望达成!深圳科学家牵头研发新方法让基因鉴定费用“打对折”
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育种家们愿望达成!深圳科学家牵头研发新方法让基因鉴定费用“打对折”

时间:2020-05-29 13:38:22 来源:

借助全基因组基因型鉴定方法,育种家们不仅实现了过去的“盲选”到现在的精准配对,更大幅缩短了新品种的培育时间。

但是他们还有一个愿望,就是鉴定费用能再便宜些就好了。

论文发表截图

日前,深圳科学家牵头达成了他们的愿望,国际知名学术期刊《植物——方法》(《Plant Methods》)上在线发表了中国农科院深圳农业基因组研究所(简称“基因组所”)常玉晓课题组的最新研究成果,这篇论文报道了一种名为“AIO-seq”的新重测序文库制备方法,将过去十多年里“屹立不动”的文库制备成本大幅降低,从而使鉴定费用从现在的150元左右将降至约70元。

据介绍,全基因组基因型鉴定分为两步,第一步是文库制备,第二步是测序。

“文库制备的作用是将基因组DNA加工成测序仪可进行测序的结构。”基因组所研究员常玉晓表示,“21世纪初,二代测序技术刚出现时,测序成本很高,相比而言,文库制备的成本几乎可以忽略不计。但是十多年过去了,测序成本以超摩尔定律速度下降,文库制备的成本却几乎没有变化,导致目前全基因组基因型鉴定中,测序成本只占20%左右,对于基因组小的作物,如水稻,其测序成本几乎可以忽略不计。”

为什么文库制备的成本如此坚挺?科研人员表示,这主要因为常规的文库制备方法得到的DNA片段长短不一,而测序仪只能对特定长度范围内的DNA进行测序,因此科研人员“每个样品单独操作”,流程非常繁琐,成本始终下不来。

常玉晓告诉记者,开发这个新方法的过程中“思路转变的难度要大于实验的难度”,“现在测序成本已经这么低了,未来还会不断降低,根本没有必要在文库制备步骤花费太多成本”。

AIO-seq方法基本流程

课题组人员在实验中发现了一些被别人忽略的信息,通过对这些信息的充分利用,可以计算出一个文库中特定长度的DNA片段的浓度,从而可根据这个浓度和期望得到的数据量将100多份样品混合在一起进行分选和定量。

从“1”到“100多”,这就让文库制备的效率提升了百倍,从而节约了一半以上成本,使鉴定费用降低到育种家所期望的70元左右。

《植物——方法》审稿人高度评价该研究成果,表示这种方法可以加快科研项目进度,将成为重测序的标准方法,在育种研究特别是植物育种中有重要的应用价值。

一年多前,这种新方法就已开始应用。广东省农科院水稻研究所研究员周少川所带领的团队是国内有名的优质稻育种团队,他们尝试通过这种新方法进行优质水稻品种的培育。周少川表示,通过新方法可进行大规模目标基因的选择和全基因组遗传背景的筛选,快速筛选出聚合香味、稻瘟病抗性、口感好和杂交稻恢复性且遗传背景纯合度高的株系。“理论上说,3年内就可育成1个具有商业化推广潜力的品种。”周少川表示,育种时间缩短了2至3年,同时育种成本只有过去传统育种的五分之一。

据了解,该论文的第一单位为基因组所,基因组所博士生赵胜和广西大学副教授张翠翠为并列第一作者,基因组所研究员常玉晓和河南农业大学副教授丁俊强副教授为共同通讯作者。该研究得到中央级公益性科研院所基本科研业务费、中国农科院创新工程和深圳市科创委基金,以及广西自然科学基金的资助。

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