还在扎堆研究？现在这样组团发文更高效！

随着 Nanopore 和 PacBio 等长读长测序技术的发展和单 G 测序成本的下降，基因组测序价格也不再让人望而生畏，人人都可以做基因组。但同时，单独做一个基因组，发文章尤其是高分文章的难度也相应增加 。那么，如何从这些众多基因组研究中脱颖而出呢？

答案是：组团出击！

所谓组团出击换成业内的说法就是泛基因组！

什么是泛基因组呢？

泛基因组的概念最早于 2005 年由 Tetin H 等人在微生物研究中提出，随后，在 2010 年华大参与发表的“Building the sequence map of the human pan-genome”文章中提出了 “人类泛基因组”的概念，也就是人类群体基因序列的总和。之后，在动植物领域也开始了泛基因组的研究。

泛基因组是指某一物种全部基因的总称 ，包括核心基因组（core genes：该物种所有样本中都存在的基因）和非必需基因组（variable genes：仅在部分样本中存在的基因）。

泛基因组的应用范围：

1. 系统进化研究 ：对重要进化节点上的物种进行测序和分析，了解物种的起源及演化，解决关于物种起源或物种分类的分歧；

2. 物种适应性研究：选用不同生态地理类型的种质资源进行泛基因组测序，研究物种的适应性进化，外来物种入侵性等问题；

3. 育种研究： 选取核心种质资源进行测序，检测 SNP、CNV、PAV 等变异，挖掘重要性状相关的基因资源，为科学育种提供指导。

泛基因组的测序策略：

目前比较常用的泛基因组测序方案是对目标物种分别进行测序和从头组装，得到高质量的泛基因组图谱来进行研究，同时还可以结合过去已经开展的基因组或者重测序等数据一起分析，使这些历史数据获得“第二次生命”！

泛基因组高分成果：

看看这些年泛基因组文章的发表情况：

2020 年，大豆泛基因组文章发表在 Cell  杂志；

2019 年，反刍动物泛基因组文章作为封面文章发表在 Science  杂志；

2018 年，水稻泛基因组文章发表在 Nature Genetics  杂志；

2015 年，蜂类泛基因组文章发表在 Science  杂志；

2014 年，鸟类泛基因组文章作为封面文章发表在 Science 杂志......

以下是两个案例解析：

案例 1

大豆泛基因组图谱构建

标题 ：Pan-Genome of Wild and Cultivated Soybeans 野生和栽培大豆泛基因组研究

发表期刊 ：Cell

发表时间 ：2020.06

主要研究团队: 中国科学院遗传与发育生物学研究所、中科院植物所等

研究结果：

对来自世界大豆主产国的 26 个最具代表性的大豆种质材料采用 PacBio 等测序技术进行测序并进行从头组装，结合已发表的中黄 13、Williams 82 和 W05 基因组，构建了高质量的基于图形结构泛基因组，挖掘到大量利用传统基因组不能鉴定到的大片段结构变异 。此外，研究还鉴定到15 个结构变异导致了不同基因间的融合，这为新基因的研究提供了重要线索。

图 1 大豆图形结构泛基因组分析

案例 2

Science封面：反刍动物泛基因组 (华大参与)

标题 ：Large-scale ruminant genome sequencing provides insights into their evolution and distinct traits 大规模全基因组测序揭示反刍动物演化背后的遗传机制

发表期刊 ：Science

发表时间 ：2019.06

主要研究团队 ：华大生物多样性基因组学研究团队与西北工业大学生态与环境保护研究中心、昆明动物研究所及哥本哈根大学

图 2 反刍动物泛基因组 Science  封面文章

研究结果：

1）反刍动物虽然在生物学史上地位显赫，迄今却连科一级的分类都缺乏共识，其独特形状的遗传基础更无从知晓。本项目挑选了 44 个反刍动物代表物种开展了基因组比较分析，这些物种覆盖了反刍亚目的全部 6 个科和一半以上的属。在该项目旗舰文章中，研究人员基于全基因组数据构建了全新的反刍动物系统发育树，解决了关于该类群生命之树的长久争议。

图 3 反刍动物系统发生树及关键性状演化历程图

2）尽管反刍动物在演化过程中是非常成功的物种类群，然而研究发现在 最近 10 万年内反刍动物种群数量急剧下降 。通过比较基因组学分析揭示了反刍动物特异的多胃室、体型大小、奔跑能力、独特牙齿形态、免疫和代谢等性状相关的基因演化过程。

除此以外，泛基因组的文章部分汇总如下：

表 1 泛基因组文章部分汇总

早在 2014 年，华大就采用过鸟类物种泛基因组测序的方案，以 Science  专刊的形式发表 8 篇文章，随后华大参与的蜂类泛基因组测序项目也发表在 Science 上，2019 年的企鹅泛基因组和反刍动物泛基因组文章也堪称经典。

图 4 动植物基因组封面文章集锦

除了泛基因组分析经验丰富，华大还拥有强大的长读长测序能力，同时拥有 Nanopore PromethION 测序平台和 PacBio Sequel II/Sequel 测序平台。经过多年积累和沉淀，我们的产品具有如下优势：

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√ 提取能力强：提取成功率高，针对很多疑难物种的优化提取获得了成功。

√ 测序质量好：已成功执行各种类型的物种的建库和测序，执行严格质控，保证测序质量优于行业标准。

√ 分析经验多：分析经验丰富，已成功组装多类物种，为项目的顺利交付保驾护航。

√ 测序通量高：2 台 PromethION/12 台 Sequel I/ 1 台 Sequel II 测序仪保证超高测序通量，可实现快速交付。

√ 发文质量高：华大已经成功完成 1000 多个物种的全基因组从头测序，合作发表顶级期刊文章 180+，其中 26 篇为封面文章。

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参考文献：

1. Tettelin H, Masignani V, Cieslewicz M J, et al. Genome analysis of multiple pathogenic isolates of Streptococcus agalactiae: Implications for the microbial "pan-genome"[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2005, 102(39):13950-13955.

2. Li R, Li Y, Zheng H, et al. Building the sequence map of the human pan-genome[J]. Nature Biotechnology, 2010, 28(1):57-63.

3. Zhao Q, Feng Q, Lu H, et al. Pan-genome analysis highlights the extent of genomic variation in cultivated and wild rice[J]. Nature Genetics, 2018, 50(2):278.

4. Li Y H, Zhou G, Ma J, et al. De novo assembly of soybean wild relatives for pan-genome analysis of dis.[J]. Nature Biotechnology, 2014, 32(10):1045-1052.