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全自动 DNA 片段筛选赋能 T2T 基因组组装,解析陆地棉育种结构变异

浏览次数:87 发布日期:2026-10-16  来源:微信公众号

A pangenome reference and population studies link structural variants with breeding traits in Gossypium hirsutum

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研 究 背 景

棉花基因图谱是育种研究的核心基础,但现有图谱覆盖不全、序列存在缺失,难以全面解析棉花遗传特征。同时,棉花优质基因资源储备不足,人工选育相关的基因调控机制仍不明确,极大制约了育种创新进程。

河北农业大学团队绘制了优良棉种 NDM13 的完整基因组图谱,构建 28 份代表性棉种的高质量基因组图谱,整合多维度数据,挖掘关键性状的基因差异。完善棉花遗传资源数据库,为棉花遗传研究与精准育种提供了理论依据。

研 究 方 法
  1. 完成 28 份陆地棉高精度基因图谱组装;

  2. 系统解析基因组结构与遗传变异特征;

  3. 探究基因变异对基因表达的调控作用;

  4. 鉴定现代育种演化相关关键变异与基因;

  5. 关联种质序列与田间性状,挖掘功能变异。

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Blue Pippin 用于棉花基因组大片段 DNA 片段筛选

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SageHLS 用于制备 ONT Ultra-long 文库

高质量的大片段基因组 DNA 是高精度基因组测序建库的核心。常规磁珠法通常只能去除 5 kb 以下片段,无法满足 PacBio HiFi 测序要求;手工切胶回收易造成大片段 DNA 断裂,且操作繁琐、稳定性差,影响了文库质量与后续测序效果。

为实现 T2T 基因组 0 缺口(gap=0)的高质量组装要求,本研究采集 28 份陆地棉叶片基因组  DNA,使用 Sage Science 公司 Blue Pippin 全自动核酸片段筛选系统精准回收大片段,获取优质测序模板。同时,利用 SageHLS 超长 DNA 片段回收仪富集>50 kb 高分子量(HMW)DNA,搭配 SQK‑LSK109 建库试剂盒,构建高质量纳米孔超长测序文库,ONT PromethION48 完成测序,以填补端粒、着丝粒及大片段重复区域的组装缺口。

Blue Pippin 具备脉冲场电泳模块,解决了直流琼脂糖电泳无法有效分离>10kb DNA 的问题,精准富集完整大片段 DNA,去除降解的短片段,尽可能保障核酸分子完整性,满足 PacBio HiFi 高精度测序的样本要求。

SageHLS 可直接从核酸样品中分选回收 50 kb-2 Mb 超大片段 DNA,适配 Nanopore、华大、齐碳、普译生物等平台的纳米孔超长测序文库构建,也可用于回收 CATCH 技术获取的上百 kb 的靶向克隆基因组片段回收。

主 要 结 论

本研究构建了 28 份陆地棉 T2T /近 T2T 泛基因组图谱,解析端粒、着丝粒、rDNA 及片段重复(SD)等传统组装难以破译的“基因组暗物质”,建立了大规模结构变异(SV)数据集。同时,鉴定出两个可直接用于分子育种的功能 SV:调控纤维长度的 196 bp 缺失、调控纤维强度的 2845 bp 缺失。传统 SNP GWAS 易丢失稀有优良等位变异,而依托 T2T 图泛基因组可捕获此类变异,为棉花分子设计育种提供靶点。

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41588-026-02523-z

Blue Pippin 全自动 DNA 核酸片段筛选回收仪

Pippin HT.png

全自动 DNA 脉冲场电泳回收仪

回收范围:100 bp-基因组 DNA

  • 全自动回收:采用双通道电泳回收专利技术,回收过程全自动运行;

  • 精准回收:精确度高达 93-99%,远高于手工切胶和 DNA 片段分选磁珠的方法

  • 微量回收:低起始量,低至 ng 级,控制时间回收,不直接检测样品

  • 高回收率:回收率可达 50-80%

  • 省时间:5 分钟的手工操作时间,无需额外制胶和切胶

  • 全自动完成 DNA 片段分选, 软件中自由选择需要筛选的片段范围,免去了切胶纯化的繁琐步骤,比核酸片段筛选磁珠更加精准可控;

  • 用于 DNA 常规分子生物学,精准有效地去除 PCR 引物二聚体、非特异性片段等,去除酶切产物中非目标 DNA 条带;

  • 用于小片段 DNA 筛选回收(DNA Size Selection),如小 RNA/small RNA 文库回收、cfDNA/ctDNA 循环血游离 DNA/循环血肿瘤 DNA 测序文库、ddRAD-SEQ 双酶切简化基因组测序文库、16S 微生物测序文库回收等、ChIP-seq 文库、MeDIP-seq / hMeDIP-seq 甲基化 DNA 免疫沉淀片段测序文库、ATAC-seq 转座酶可及染色质高通量测序文库、遗传病 panel 扩增子文库等各种复杂样本的处理,提高测序数据质量;

  • 用于大片段 DNA(几kb、几十kb 甚至几百kb)精准回收,如 PacBio HiFi 文库构建、纳米孔测序建库、超长测序(Ultra-Long Sequencing)文库构建等,精准彻底去除小片段 DNA,提高测序质量,降低测序成本;

  • 低起始量样品的精准浓缩回收:血浆/血清cfDNA/ctDNA,微量细胞/单细胞,空气/冰川/岩石样本,低丰度病原体等;

  • 降解样本的精准浓缩回收:FFPE(石蜡切片)、古DNA、腐烂样本、RNA样本等;

  • 背景极高的复杂样品的精准筛选回收:废水、土壤、腐殖质、粪便、肠道内容物、痰液、脓液、临床拭子、血液、脑脊液、共生微生物、食品微生物等

参数

详情

分离范围

100 bp-基因组DNA

单孔最大上样量

10 μg

电场模式

直流高压/低压、脉冲场交变电场

回收模式

窄范围回收、宽范围回收、High Pass 大片段回收、Range+T 回收

回收方式

自动化回收

准确率

设定值 ±2%(501-600 bp)

重复性

99%(501-600 bp)

大片段准确率

30-40 kb 范围>90%


·环亚生物:为科研提供 “全链条” 支持

环亚生物科技(APG BIO)作为美国Sage Science 公司 DNA 片段回收系列产品在中国区的独家代理商,为国内二代测序、三代测序用户提供测序样品前处理、质控的整体解决方案:

组织研磨仪、单细胞悬液制备仪、细胞破碎仪、超声聚焦打断仪、全自动 DNA 片段分选回收仪、核酸片段分析仪、脉冲场电泳仪、全自动建库仪、荧光计、超微量分光光度计等。

发布者:环亚生物科技有限公司
联系电话:021-54583565
E-mail:marketing@apgbio.com

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