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Allegro高通量靶向SNP組測序技術(shù)助力野生動(dòng)物基因分型

在野生動(dòng)物的研究,應(yīng)用基因組學(xué)技術(shù)的主要困難之一是常規(guī)采集微或非創(chuàng)傷性樣本,這些樣本通常會(huì)發(fā)生降解片段化、含量極低環(huán)境或食糜的外源 DNA 污染的情況發(fā)生。野生動(dòng)物采樣場景中,樣是相對(duì)較容易采集的,特別適合避免接觸動(dòng)物有危險(xiǎn)的情況下進(jìn)行采樣。以往,由于缺乏靈活經(jīng)濟(jì)的技術(shù)手段,使得對(duì)糞便樣本的基因組分析受到限制。


在過去的幾十年里,微衛(wèi)星SSR)分析是野生動(dòng)物遺傳學(xué)基因分型的傳統(tǒng)技術(shù)。雖然微衛(wèi)星分析仍被廣泛使用,但微衛(wèi)星分析正迅速被單核苷酸多態(tài)性 (SNP) 分析所取代,因?yàn)?/span>單核苷酸多態(tài)性 (SNP) 在整個(gè)基因組中更為豐富,并且更適合于自動(dòng)化的高通量基因分型。高通量的SNP已通過基因芯片的方式廣泛用于人類和農(nóng)業(yè)物種的研究。 然而,高通量 SNP 基因芯片的高昂開發(fā)成本限制了它們?cè)谝吧鷦?dòng)物研究中的使用,僅限于少數(shù)物種。 SNP 基因芯片也不適用于微量樣本,因?yàn)樗鼈兺ǔP枰罅?/span> DNA。


高通量測序基因分型 (GBS) 技術(shù)規(guī)避了基因芯片開發(fā)成本高的問題,但酶切位點(diǎn)序列的隨機(jī)分布阻止了靶向測序特定位點(diǎn),而且大多數(shù)高通量測序基因分型 (GBS)技術(shù)還需要模板 DNA的起始量高于實(shí)際的微量樣本,例如糞便樣本。

隨著基因芯片和 GBS高通量測序技術(shù)的發(fā)展,高通量靶向SNP組測序方法已成為從全基因組序列中獲得基因型數(shù)據(jù)的可行替代方案。 高通量靶向SNP組測序可大致分為1)探針序列捕獲方法,其中探針被設(shè)計(jì)為捕獲 DNA 的誘餌,或2)通過 PCR 方法,其中探針被設(shè)計(jì)用于目標(biāo)序列擴(kuò)增。 高通量靶向SNP組測序?qū)崿F(xiàn)了微量DNA模板的目標(biāo)SNP位點(diǎn)的高覆蓋率和低測序成本。 因此, 高通量靶向SNP組測序有望將野生動(dòng)物遺傳學(xué)領(lǐng)域引入基因組學(xué)研究。


最近,一種Allegro的新型高通量SNP組靶向測序試劑已顯示出成本低、測序數(shù)據(jù)質(zhì)量高和通量高的基因分型優(yōu)勢。 該試劑通過單引物富集技術(shù) (SPET),可以在單個(gè)反應(yīng)中進(jìn)行1k – 100k + 目標(biāo)位點(diǎn)的多重目標(biāo)序列的富集,推薦的最小 DNA起始量為 10ng。 單引物擴(kuò)增減少了引物二聚體的出現(xiàn),對(duì)SNP靶位點(diǎn)的高特異性進(jìn)一步提高了實(shí)驗(yàn)之間的可重復(fù)性。 與基因芯片相比,這種方法很靈活,允許對(duì)相對(duì)少量的樣本(目前為 192 個(gè)的試劑包裝)進(jìn)行快速定制分析設(shè)計(jì)。單引物富集技術(shù) (SPET)起初用于人類醫(yī)學(xué),然后用于植物遺傳學(xué),包括黑楊和玉米、番茄和茄子、棕櫚油和加那利群島的瀕危植物,但它在野生動(dòng)物中的使用仍然有限。

在大型哺乳動(dòng)物中,糞便通常是最容易獲得的用于基因分型的樣本組織。 值得注意的是,馬科動(dòng)物的糞便中積累大量上皮細(xì)胞沉積物,從而使得從黏膜表面采樣宿主DNA提供了可能。 


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日前,加拿大科學(xué)家報(bào)道了使用Allegro高通量SNP組靶向測序試劑野馬糞便拭子中分離的DNA生成全基因組 SNP 數(shù)據(jù)的研究。作為加拿大某省野馬長期研究的一部分,分別使用 dsDNA 熒光和宿主特異性 qPCR 測定法對(duì)收集的 989 份樣品的總DNA和宿主特異性 DNA進(jìn)行了定量。使用針對(duì) 279個(gè)SNP的定制SNP組探針對(duì)代表 44個(gè)個(gè)體的 48個(gè)樣本進(jìn)行了基因分型,這些樣本至少含有 10ng 的宿主 DNA。通過將 Allegro高通量SNP組靶向測序基因型與從具有SNP基因芯片的相同個(gè)體和來自同一匹馬的多個(gè)樣本中獲得的基因型進(jìn)行對(duì)比,分別評(píng)估了基因分型的準(zhǔn)確性和一致性。 62% 的拭子產(chǎn)生了用于Allegro高通量SNP組靶向測序技術(shù)起始宿主DNA 量。忽略未能擴(kuò)增的樣本,Allegro高通量SNP組靶向測序試劑對(duì)每個(gè)樣本平均恢復(fù)了 86.7% 的目標(biāo)SNP位點(diǎn),而Allegro高通量SNP組靶向測序技術(shù) 基因芯片之間的基因型一致性為 98.5%。來自同一個(gè)體的基因型的重復(fù)性接近統(tǒng)一,平均為 99.9%。該研究表明Allegro高通量SNP組靶向測序試劑適用于全基因組、微量DNA樣本的靶向 SNP 基因分型,并將促進(jìn)馬科動(dòng)物和相關(guān)物種的進(jìn)一步生態(tài)和保護(hù)遺傳學(xué)研究。



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