10× Genomics de novo基因组研究

Linked-reads技术简介
10× Genomics 公司的linked-reads 技术本质上是利用Chromium 平台的微流控芯片对微量（1ng）基因组 DNA 进行精确分区，将DNA 片段分配到大量的携带特异性 barcode 序列的微滴中，每一个微滴都是一个独立的反应体系，在微滴中通过 PCR 扩增制备10× Genomics 文库，对制备好的文库在 Illumina 测序平台上测序。通过将来自同一长片段模板具有相同 barcode 的reads 进行连接，输出超长 linked-reads，获得 DNA 长片段的遗传信息。

De novo assembly工作流程
10× Genomics de novo assembly 工作流程包括高分子量DNA 制备、Chromium 平台进行文库构建、Illumina 平台测序以及组装软件进行组装等过程。
1、DNA 样品制备：总量不低于2μg；主带大于50Kb，大于100Kb更好。
2、文库构建：含有 barcode 信息的凝胶珠通过“双十字”微流体，在第一个连接处结合 DNA 以及酶的混合物，第二个连接处包裹上油滴形成 GEMs 并进行收集。凝胶珠溶解释放含有 barcode 的序列，随机引物结合在油滴反应体系内长链 DNA 模板的随机位置上进行PCR 扩增，将每个油滴中扩增后获得的含有 barcode 信息的DNA 片段混合。在片段的另一端连接 Illumina Read 2， 最后通过样品Index PCR 引入Illumina 测序P5/P7 接头和样品index，完成文库构建。 4、De novo 组装：利用10× Genomics 的Supernova™ Assembler 组装，输出结果。

技术优势
10× Genomics de novo assembly 仅需构建一个 10× Genomics 文库，利用Supernova™ Assembler 软件即可进行组装，操作过程简单，组装成本低、质量高。
1、DNA需求量低：仅需1ng基因组 DNA 即可得到长片段DNA 文库（原始DNA 量需＞2ug）。
2、长跨度信息：根据 barcode 信息将多个Reads 进行拼接，可获得长达100Kb的跨度信息。
3、组装周期短：从样本 DNA 提取到组装完成仅需2~3周。
4、二倍体组装：10× Genomics可实现真正的二倍体组装，揭示样本特异性序列，发现真实的基因组信息，研究二倍体基因组结构。

Supernova组装案例（植物）
 

物种名称	发表期刊	发表单位	技术策略	组装软件	组装结果
玉米B73 Maize B73	BMC Genomics 2018.9	爱荷华州立大学	10×Chromium linked-reads read depth：45×	supernova Assembler version 1.1.0	Contigs Number：234,153 Contig N50=14.5Kb Scaffolds Number： 172,000 Scaffold N50=89Kb Total Size: 1.28Gb Genome Coverage：50%
糜子Panicum miliaceum	BMC Genomics 2018.9	爱荷华州立大学	10×Chromium linked-reads read depth：107×	Supernova Assembler version 1.1.5	Scaffolds Number：30,819 Scaffold N50=912Kb Total Size: 823Mb Genome Coverage：83%
					Contigs Number：134,573
辣椒Capsicum annuum	Horticulture Research 2018.1	加州大学	10×Chromium linked-reads read depth：56×	Supernova Assembler version 1.1	Contig N50= 123Kb Scaffolds Number：83,391 Scaffold N50= 3.69Mb Total Size: 3.21Gb
					Genome Coverage： 92%
					Contigs Number：66825
野Th大豆Glycine latifolia	The Plant Journal 2018.4	伊利诺伊大学	10×Chromium linked-reads read depth：56×	Supernova Assembler version 1.1.5	Contig N50=62.61kb Scaffolds Number：42,539 Scaffold N50=853.6 kb Total Size: 939.7Mb Genome Coverage：83.2%

应用方向

单个参考基因组的构建
在一个物种已有参考基因组的情况下，对具有重要性状的栽培种、野Th种开展10× Genomics de novo 测序，可以快速获得物种高质量基因组，挖掘品种特有基因，鉴定重要基因结构变异。
1、辣椒基因组（Horticulture Research，2018）
辣椒基因组是一个代表性的复杂植物基因组，基因组大小达3.5Gb，其中75%~80%为重复序列。研究利用10× Genomics linked-reads 技术对一个辣椒杂合 F1 个体进行测序和组装，最终获得的基因组大小为3.21Gb，scaffold N50=3.69Mb，组装得到的序列在准确性和连续性上优于目前所有的辣椒参考基因组。通过 phased 组装方法，F1 中脂肪酰转移酶 PUN1 基因中 2.5Kb 的插入/缺失单倍型（代表辣和不辣两种类型）均被完整地组装出来。高质量的辣椒基因组组装表明 linked-reads 技术为低成本组装复杂植物基因组以及通过精确的单倍型构建比较基因结构变异提供了一个途径。
 

北京诺禾致源科技股份有限公司于2011年3月在北京中关村生命科学园注册成立，专注于开拓前沿分子生物学技术和高性能计算在生命科学研究和人类健康领域的应用，致力于成为全球领先的基因科技产品和服务提供者。企业总部位于北京，在天津、南京、美国、英国和新加坡设有实验室或实验基地，并在香港、美国和英国设有子公司，办公面积逾40'000m²。目前，诺禾致源现已建立一支来自海内外顶级名校、多学科交叉型的高素质综合团队，其中硕士及其以上学历占比60%以上。公司建立了通量规模领先的基因测序平台和高性能计算平台，有效地支撑着生命科学研究和医疗健康两大领域对大数据分析和存储的需求。公司业务覆盖全球6大洲超过60个国家和地区，服务客户超过2,000家，成为基因测序科研服务领域的领先企业。诺禾致源在全球范围内与众多学术机构建立了广泛的合作关系，完成多项具有国际先进水平的基因组学研究工作，截止2019年4月，诺禾致源与项目伙伴合作发表SCI文章总计429篇，累积影响因子大于2838；目前已取得软件著作权149项，专利22项；合作伙伴遍布全球，包括超过1920家科研院所和高校、720余家医院、1430余家医药和农业企业等。

作为目前国内基因测序领域的佼佼者，诺禾致源的业务覆盖生命科学基础科研服务、医学研究与技术服务、建库测序平台服务，为全球研究型大学、科研院所、医院、医药研发企业、农业企业等提供基因测序、质谱分析和生物信息技术支持等服务。

自成立以来，诺禾致源先后获得国家高新技术企业、北京市科技研究开发机构、北京市专利试点单位、北京市企业技术中心及国家发改委基因检测技术应用示范中心等多项资质与荣誉，并建设有北京市工程实验室。