冰山一角：生菜基因组测序

荷兰 KeyGene 的科学家走在作物创新的最前沿，他们与合作伙伴一起研究各种重要的经济作物，包括蔬菜、大田作物和花卉。重点关注通过培育诸如病原体抗性、更长的保质期、更好的味道、颜色、易于包装等性状来改进作物，他们最近开发了可以用于都市农业的在LED照明下生长的作物品种。其中一个例子是他们成功培育抗蚜生菜品种，大大减少了农药的使用¹。

生菜（Lactuca sativa）是一种重要的作物， 全球每年生菜收成740亿棵。为了进一步加强生菜育种工作，KeyGene 的团队使用高产出、高通量的PromethION 平台对两个生菜株系进行了全基因组测序¹。 两个株系分别仅使用了7个和9个测序芯片，就获得了100x 的基因组覆盖度。*

使用 minimap² 和 miniasm 对一个生菜株系的数据子集进行从头组装（40x覆盖度)，用 以快速评估基因组的结构完整性。该团队报告称，从头组装包含1,169 个 contig, contig N50 为 7.3 Mb¹ ，覆盖 2.6 Gb，几乎代表了整个生菜基因组。这项研究的首席科学家之一 Alexander Wittenberg 博士说， 这些结果毫不逊色于最新发表的参考基因组。参考基因组使用短读长测序技术和复杂的 scaffolding 方法，产生了 21,116 个 contig 和 2.21 Gb 大小的组装基因组¹。他进一步指出，与花费数年时间生成的参考组装不同，纳米孔组装是在收到样本后两个月内获得的¹。 

在与短读长参考组的比对中显示出显著的结构差异，表明公开的参考组中可能存在错误。

为了验证他们纳米孔测序的结果，KeyGene 的团队对生菜基因组使用了光学图谱。最大的纳米孔contig 为32 Mb，显示与光学图谱实现完美比对； 然而，与短读长参考组的比对显示出显著的结构差异，表明公开的参考组中可能存在错 误。结合纳米孔和光学图谱数据，能够生成146 Mb 的 scaffold N50，仅 34 个 scaffold 就可以生成接近染色体水平的组装¹。

Wittenberg 博士在评论这项研究时说：

“PromethION是真正的颠覆者，它将超长读长与高测序输出相结合，用于产生连续的高质量参考基因组。利用这个平台，我们只用几个测序芯片，就能以超过 100X 的覆盖度对 2.56Gb 的生菜基因组进行测序¹。

该团队现在计划为他们的两个生菜株系分析完整的100x覆盖度数据集，用来支持这一重要作物的育种工作。

* 测序芯片的产出预计会进一步增加，目前（2018年夏季）报告为每个 PromethION 测序芯片的产出超过100 Gb²， 而 Oxford Nanopore 的内部结果显示，每个测序芯片产出的数据接近 200 Gb。

本研究案例来源于植物白皮书。