贝类遗传与演化研究室
新型高效的前沿组学技术研发
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全基因组分型新技术2b-RAD、Multi-isoRAD

发明了2b-RAD、Multi-isoRAD 等全基因组分型新技术,首次将IIB 型内切酶应用于简化基因组分析,实现RAD 技术的等长标签获取、高效建库和串联测序,解决了国际上同类技术中存在的流程复杂、均一性差、成本较高等技术难题,比国际上同类技术降低费用达70-90%。成果相继发表在国际方法学顶级刊物Nature Methods(2012)和Nature Protocols (2016),其中Multi-isoRAD 论文入选Nature Protocols 杂志的重点推荐论文。技术创新成果入选2016 年度中国海洋与湖沼十大科技进展。

高通量甲基化检测分析技术MethylRAD

建立了MethylRAD 技术,可高效实现无参考基因组生物的全基因组DNA 甲基化精准定量分析,具有DNA 起始用量低(1ng)、可分析高度降解DNA、成本低等多种技术优势,成果发表于英国皇家学会权威期刊Open Biology(2015),被誉为“目前两种最为高效的全基因组范围甲基化分析技术之一”(Matz M, Trends in Genetics, 2018)。

靶向基因分型技术HD-marker

创建了灵活高效的“液相分型芯片”技术(HD-Marker),通过高集成度的探针杂交-延伸-连接反应,可灵活实现对多达12k量级已知基因变异位点进行高通量筛查和分析。该技术突破了目前固相定制芯片平台费用高昂、灵活性差、难于大规模应用等技术瓶颈,为非模式生物提供了一种兼容不同通量级别、不同标记类型的高效灵活的靶向基因分型技术,成果发表于国际基因组学领域顶级期刊Genome Research (2018)。近期,课题组又进一步将单管内分型位点提升至86k量级,实现了全转录组水平的SNP位点分析,相关研究成果发表于中国工程院院刊Engineering。

基因组拼接技术 RadMap

开发了高精度物理图谱构建和基因组拼接新技术(RadMap),提出基于“人工减数分裂”原理的高通量混合克隆池分析以实现对全基因组RAD标签进行精准排序,突破了传统方法中需构建和维持大量单克隆文库而成本高昂的局限性,可用于高效解决水生生物高杂合、高复杂基因组拼接难题,该成果发表于遗传学经典期刊Genetics(2017),并被主编选为杂志网站的重点推荐论文。

微生物组分析技术 2bRAD-M

课题组与青岛生物能源与过程所徐健研究员团队合作,研发出一种新型、高效的“简化”宏基因组分析技术2bRAD-M,该技术通过对约1%的宏基因组测序即可实现高精度解析全部微生物种类和丰度信息。2bRAD-M技术还可实现对现有微生物组技术难以完成的极度困难样品的分析,包括对低至1pg的痕量样品、高度降解DNA(仅50bp),以及99%宿主DNA污染的微生物样品都具有较高的检测灵敏度和结果重现性,在动植物的微生物组成分析、复杂环境微生物群落研究以及临床医学样本检测等领域具有广阔的应用前景。

发表文章:

1. Liu P#, Lv J#,*, Ma C, Zhang T, Huang X, Yang Z, Zhang L, Hu J, Wang S, Bao Z*. (2022) Targeted genotyping of a whole-gene repertoire by an ultrahigh-multiplex and flexible HD-Marker approach. Engineering. (In press; doi: 10.1016/j.eng.2021.07.027)

2. Sun Z#, Huang S#,*, Zhu P, Tzehau L, Zhao H, Lv J, Zhang R, Zhou L, Niu Q, Wang X, Zhang M, Jing G, Bao Z, Liu J, Wang S*, Xu J*. (2022) Species-resolved sequencing of low-biomass or degraded microbiomes using 2bRAD-M. Genome Biology. 23: 36. (AAAS EurekAlert News)

3. Lv J#, Jiao W#, Guo H#, Liu P, Wang R, Zhang L, Zeng Q, Hu X, Bao Z,Wang S*. (2018) HD-Marker: a highly multiplexed and flexible approach for targeted genotyping of more than 10,000 genes in a single-tube assay. Genome Research. 28: 1919-1930.

4. Dou J#, Dou H#, Mu C, Zhang L, Li Y, Wang J, Li T, Li Y, Hu X, Wang S*, Bao Z*. (2017) Whole-genome restriction mapping by “subhaploid”-based RAD sequencing: an efficient and flexible approach for physical mapping and genome scaffolding. Genetics. 206: 1237-1250.

5. Wang S*,#, Liu P#, Lv J, Li Y, Cheng T, Zhang L, Xia Y, Sun H, Hu X, Bao Z*. (2016) Serial sequencing of isolength RAD tags for cost-efficient genome-wide profiling of genetic and epigenetic variations. Nature Protocols. 11: 2189-2200.

6. Wang S#, Lv J#, Zhang L#, Dou J, Sun Y, Li X, Fu X, Dou H, Mao J, Hu X, Bao Z*. (2015) MethylRAD: a simple and scalable method for genome-wide DNA methylation profiling using methylation-dependent restriction enzymes. Open Biology. 5: 150130.

7. Wang S#,*, Meyer E#,*, McKay JK, Matz MV. (2012) 2b-RAD: a simple and flexible method for genome-wide genotyping. Nature Methods. 9: 808-810.