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从植物组织到质体线粒体序列

已有 3567 次阅读 2014-8-21 11:32 |个人分类:论文分享|系统分类:论文交流

       首先要祝贺我的文章《Effective Extraction and Assembly Methods for Simultaneously Obtaining Plastid and Mitochondrial Genomes》终于被接受,虽然投的杂志是PLOS ONE,我仍然很高兴。第一,这是我的第一篇SCI,不管怎样,这毕竟是我的处女作;第二,文章投得出奇的顺利,期间只做了几个简单的修改;第三,也是我最开心的一点,这是我思想的创新,虽然看上去很简单但真的非常实用,在此我将基于这一点对文章做一简单介绍,希望得到大家的认可。

       我的文章写了一整套包括细胞质DNA提取(线粒体和质体)、DNA纯度评估及测序量预测、测序及组装的方法,用该方法可以很轻松地同时获得线粒体和质体序列。该方法不需要传统的超速离心,并且可以用1G Hiseq2000 数据组装出完整的线粒体和质体,将花销压缩至2000-3000。实现了快速高效的质体和线粒体测序,特别适合大规模的线粒体和质体研究。

       细胞质DNA分离:我把我的方法称作部分浓缩法。说出来都有点可笑,我曾经也像其他人一样,天天分离线粒体、质体,可是不管怎么做效果总是不理想,后来想到了这套办法。很简单,我只分离了粗制线粒体和质体混合物来提取DNA,做过的都知道,细胞内质体远远多于线粒体,所以我用了比较高的离心力去除细胞核和碎片,当然包括一些部分质体,这样就可以去掉很多核污染。其次就是材料,得尽量去选那些线粒体含量较高的组织,这样有助于提高线粒体DNA的比例。

       纯度评估和测序量预测:相信大家曾看到很多人用PCR和酶切做纯度评估,这两种方法只能定性说纯度高低,并不能说mtDNA和ptDNADNA所占的准确比例。我引入了一个对照载体,所以将其称作载体对照法。我将分别来自线粒体、质体和核基因组的3个单拷贝基因构建在一个载体上,通过qPCR很简单就能确定当有一个拷贝的核基因组时,线粒体和质体基因组各有多少拷贝,参考物种基因组大小,算出mtDNA和ptDNA的比例。进一步预测在一定测序深度时所需的测序量。

        测序:这是最简单的,因为需要组装,当然选择读长长一点会更有利些。

       组装:我给我的组装方法称作两步法组装。第一步,组装叶绿体。因为最终的测序数据中叶绿体一般测序深度都大于1000,而线粒体则在100左右,核基因组只有1左右,所以我用很高的覆盖度参数,使得来自核基因组和线粒体基因组的reads此时根本组装不成contig,从而避免对质体序列组装的影响。第二步,组装线粒体。此时我已经得到质体序列了,我可以利用组装好的质体基因组把那些来自质体的reads去掉,以前有人试图这么做,但是他用了已经发表的质体序列,个体之间的变异使得这种去除肯定是不完全的,更不要说物种差异。采用自身的质体序列可以很好的去除质体reads,当然也会有部分高度同源的线粒体reads被去掉,后边会讲到。得到去掉质体reads的数据我进行线粒体组装,此时没有质体reads干扰,准确度大大提高,可以说结果是无误的。最终由于去掉了一些同源的线粒体reads,导致出现gap,此时我们就要用类似步移的方法去完成。我们把一端比对到gap两边,一端比对不上的reads抽出来补洞,每次延伸一些,循环几次,gap就被补上。最后我们可以通过PCR来验证组装补洞的准确性。

       讲到这大家应该明白这是一套多么简单办法,一个简单分离加一个稍加繁琐的组装,用极少的钱办做多的事,免受细胞器DNA分离的痛苦,并且一次完成两个器官的测序,这就是其价值所在。另外,这种纯度评估也不仅局限于此。比如说,线粒体含量可能与植物的育性有关,怎么才能给材料的线粒体含量做定量分析,我想这个方法应该算是简单有效了。当然,其还可用于很多有关线粒体和质体的研究。

       最后,我想说,PLOS ONE备受争议,大家也没必要排斥他,其实影响因子已经说明了一切,那里也有一些值得我们学习的东西,一些创新的东西。我不敢说我的文章有多么出众,但是我的确不是在给大家罗列数据,搞数据堆积,我希望大家认可这个小小的创新,给大家带来方便。不要因为他“出身贫寒”,失去其存在的价值。

原文链接http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0108291



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