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動(dòng)植物基因組 de novo 測(cè)序

技術(shù)簡(jiǎn)介

基因組從頭測(cè) (de novo sequencing)，是指不依賴參考序列信息對(duì)某個(gè)物種的 DNA 進(jìn)行從頭測(cè)序和拼接、組裝，從而獲得該物種的全基因組序列圖譜。采用該技術(shù)，可以更好地了解個(gè)體遺傳特征，為該物種的后基因組學(xué)研究奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

樣品要求

(1) 樣品類型：?jiǎn)伪扼w、純合二倍體或雜合率低于 0.5% 的二倍體基因組 DNA 樣品；

(2) 樣品需求量：小片段文庫(kù) ≥1 μg；2 Kb~6 Kb 大片段文庫(kù)  ≥20 μg；10 Kb 大片段文庫(kù)  ≥30 μg；20 Kb 和 40 Kb 大
片段文庫(kù) ≥60 μg；完成全基因組測(cè)序樣品 DNA 量需求約為 500 μg~1 mg；

(3) 樣品濃度：小片段文庫(kù) ≥30 ng/μL，大片段文庫(kù) ≥133ng/μL；

(4) 樣品純度：OD260/280=1.8~2.0；無(wú)蛋白質(zhì)、RNA污染或肉眼可見(jiàn)雜質(zhì)污染；

(5) 樣品質(zhì)量：基因組完整。

技術(shù)參數(shù)

推薦數(shù)據(jù)量：

簡(jiǎn)單基因組：100-150x， 復(fù)雜基因組：200-300x

服務(wù)周期： 6 個(gè)月以上（視基因組情況而定）

信息分析：

(1) 原始測(cè)序數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，包括去除接頭污染，N 含量較多和低質(zhì)量的 reads；

(2) 基因組組裝；

(3) GC 含量分布分析和深度分析；

(4) 染色體區(qū)域和基因區(qū)域覆蓋度評(píng)估；

(5) 基因組注釋，包括重復(fù)序列注釋，基因結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)，基因功能注釋和 non-coding RNA 注釋；

(6) 基因組進(jìn)化分析：基因家族鑒定，系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)構(gòu)建，基因組共線性分析，物種分歧時(shí)間估算等。

案例分析

游隼和獵隼全基因組測(cè)序分析捕食生活方式的進(jìn)化^[1]

研究背景

作為頂級(jí)食肉動(dòng)物，隼形目具有獨(dú)特的形態(tài)、生理和行為適應(yīng)性，使得它們能夠成為成功的捕食者。游隼還被被譽(yù)為"世上最快的動(dòng)物"。

研究目的

為了解游隼和獵隼捕食性的進(jìn)化基礎(chǔ)，分別對(duì)這兩種猛禽進(jìn)行了全基因組測(cè)序及分析。

研究結(jié)果

分析表明游隼和獵隼約在 210 萬(wàn)年前共享一個(gè)祖先，經(jīng)與雞、斑胸草雀基因組比較后，發(fā)現(xiàn)游隼和獵隼基因組中大片段重復(fù)相對(duì)較少，還不到基因組的 1%；轉(zhuǎn)座子組成與斑胸草雀最為相似。此外，在雞和斑胸草雀中存在的嗅覺(jué)受體 γ-c  簇基因擴(kuò)張，在游隼和獵隼并不存在，研究人員認(rèn)為這有可能與游隼和獵隼依賴于視覺(jué)定位獵物有關(guān)。一般所有的鳥(niǎo)類基因組中都存在基因損失，但游隼和獵隼的基因丟失要比基因獲得嚴(yán)重很多。

圖1. 5 種鳥(niǎo)的比較基因組分析

(a )單拷貝直系同源基因的 4 倍兼并位點(diǎn)構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)。

(b) 韋恩圖展示 5 個(gè)物種共有和特有基因家族。紅色：游隼；粉色：獵隼；淺藍(lán)色：雞；橙色：火雞；綠色：斑胸草雀。

(c) 5 個(gè)物種嗅覺(jué)受體基因氨基酸序列構(gòu)建 NJ 樹(shù)。

參考文獻(xiàn)
[1].  Xiangjiang, Zhan. et al. Peregrine and saker falcon genome sequences provide insights into evolution of a predatory lifestyle. Nature Genetics 45,563–566, doi:10.1038/ng.2588 (2013).