小麦全外显子捕获测序(WES)体系的优化

【作者】 陈磊； 赵吉强； 张立培； 宋建成；

【机构】 烟台大学； 烟台吉恩生物科技有限公司；

【摘要】 外显子捕获测序(whole exome sequencing,WES)是基因型分析的有效手段,尤其是对于小麦这种超大基因组物种,将大大提高基因分型效率。WES在人类遗传学和疾病诊断研究中已广泛应用。2017年底,美国UC Davis的Jorge Dubcovsky实验室报道了用WES鉴定小麦TILLING突变体变异位点的结果。其所用探针文库大小为84 Mb,在四倍体小麦和六倍体小麦的编码区中分别鉴定到2705个和5351个有效突变位点。2018年8月,小麦全基因组测序公布完成,预测全基因组共含有269428个基因,其中高可信度基因107892个。110 Mb (在84Mb基础上升级而成)外显子探针所覆盖的基因总数仅为99655个。为了提高探针的覆盖度,我们与其他单位合作,基于公布的中国春参考基因组设计了一套具有更高覆盖度的探针,覆盖基因总数近16万,总大小260 Mb。为了进一步检测并优化新捕获探针的检测效率及工作体系。本研究利用新旧两种探针分别对6个TILLING诱变株系(济麦22品种的EMS诱变系)和一份野生型(多单株混合样品)材料进行了全外显子捕获测序。设计了4×、6×、8×三种不同的捕获混池,并分析了5G、10G、20G、30G、40G不同数据量对突变检测能力的影响。结果表明,6×混池捕获,每个样品20G数据量能够兼顾成本和检测效率的平衡。新探针与旧探针相比,基因覆盖度提高10%-30%之间,单基因检测到的等位变异数上限提高约4倍,单株检测到的总变异位点数提高2.5倍以上。本研究结果为在小麦中应用WES高通量技术进行基因分型、突变检测、BSE分析提供了理想实验参数,可大大提高检测效率,并节约试验成本。更多还原