探索未知：下一代测序支持物种研究

介绍

地球上有多少物种?这是研究人员一直在努力回答的一个基本问题。虽然已经有200万种不同的物种被编目，但世界上惊人的多样性意味着可能还有更多的植物、昆虫和微生物有待发现。位于日本冲绳岛的冲绳科学技术学院(OIST)的研究人员的目标之一是帮助识别、描述和编目陆地和海洋物种的多样性。

这不是一件小事。以海洋为例:鉴于其广阔的面积和深度，美国国家海洋和大气管理局(NOAA)认为，到目前为止，只有不到10%的海洋物种被分类和编目。^1.利用新的方法，科学家们现在估计世界上大约有十亿到六十亿个活物种，比科学经典中已经描述的物种多一千倍。^2.

Nana Arakki博士是一名经理，Ryo Koyanagi博士曾是日本冲绳OIST DNA测序科（SQC）的研究支持专家。

下一代测序为研究提供信息

Nana Arakki博士是OIST DNA测序部门（SQC）的经理。SQC团队使用高通量NovaSeq 6000系统对脊索动物和其他海洋生物的进化基因组学研究进行测序。作为OIST的核心实验室，SQC团队为OIST的动物学家和生物学家以及世界各地的其他研究人员提供测序服务。

“我们的服务范围从德诺维测序、重测序、RNA-Seq、ChIP-Seq和扩增子测序，”Arakaki博士说。“我们与不同的研究小组合作，支持各种海洋无脊椎动物的研究，包括海星、橡子虫、珍珠贝、章鱼和鱿鱼，以及不同的海藻。”

它们对海洋生物的关注并非偶然。OIST是佐藤Noriyuki教授备受尊敬的海洋基因组学实验室的所在地。“日本在海洋生物学研究方面有着悠久的传统，”佐藤教授说。“我们在全国各地都有不同的海洋站，研究人员已经发现了大量关于生活在它们周围的不同生物的信息。今天，研究人员正在利用这些生物体的基因组序列来加速进一步的研究。”

了解和保护冲绳的生物遗产

OIST使命的一部分是开展“有助于冲绳可持续发展”的研究^3.为此，Arakaki博士和她的团队正在努力直接影响冲绳生态系统和行业的几个项目。“我们正在执行几个德诺维对冲绳岛附近或岛上发现的生物体进行测序，”荒垣博士说。“有些很重要，这样我们就可以支持他们对动物进化史的研究。其他人对冲绳经济的影响更大。”

该实验室的一个主要项目涉及对人类基因组进行测序扁棘草，更被称为荆棘冠海星。与热带气旋一起，这种食肉海星被认为是整个太平洋硬珊瑚礁受损的主要原因之一。^4,5“棘冠海星是珊瑚礁的天敌，”SQC研究小组的前研究支持专家小柳良(Ryo Koyanagi)博士说。“为了帮助保护珊瑚礁，重要的是我们要了解它们是如何以及为什么具有如此大的破坏性。在研究了基因组后，我们发现这种海星的种群遗传学非常有趣。”

荆棘冠海星以硬珊瑚为食。在“爆发”期间，大量海星聚集在一个珊瑚礁上，导致了珊瑚礁的毁灭。科学家们还不知道这么多的数字如何或为什么会聚集在一个地方。SQC提供的下一代测序（NGS）服务使Satoh教授和他的同事能够识别使这些海星能够相互交流的基因产物，为未来的生物控制策略提供了一个新的目标。

“较低的测序成本吸引了更多的核心委员会使用我们的测序服务，使他们能够从分子生物学的角度来研究动物培养。”

SQC团队还对其他珊瑚物种的基因组进行了测序。“通过看珊瑚基因组，我们可以看出为什么他们可能在广阔的区域中突然消失，也许是因为温度，”凯扬伽博士说。“了解我们从排序中获得的遗传背景和其他信息使我们能够了解这些有关这些生物的更多信息。”亚博官网人口yobet亚洲

OIST研究人员与SQC合作，在哈布蛇毒的进化方面取得了显著的发现^6.;光合特性共生藻，一种重要的单细胞生物，有助于保持海洋生态系统的健康；^7.和棕海藻的基因组学，可食用的海藻。^8.目前的研究重点是对当地鱼类、海藻、陆生动物，甚至是岛上原产的一种小柑橘——四库瓦进行测序。

“所有这些物种对我们的岛屿非常特别，”Koyanagi博士解释道。“他们是我们文化的一部分。关于他们的基因组的数据将有助于我们理解这些物种及其进化故事。因为它们在冲绳种植，了解他们的基因组对农业产业也很重要。数据将使我们能够提高生产率，培养和抗病抵抗。“

使用NovaSeq 6000系统探索未知

测序是一劳永逸的和劳动密集型的。需要数周才能进行基本基因组分析。“在NGS之前，我们的研究是使用Sanger测序进行的，其仅针对有限数量的基因，”Arakaki博士说。“由于技术限制，有许多无法测试的假设。”

Arakaki博士认为，Novaseq 6000系统在其工作中取得了积极差异。该系统显着降低了它们的测序成本，并提供了更大的灵活性和准确性。在Novaseq 6000系统之前，该团队现在表现的测序项目将不可思议，并且成本和时间涉及禁止。

“NovaSeq 6000系统的吞吐量很高，分析也非常复杂，”Koyanagi博士说我们不需要20兆碱基，而可以轻松完成400兆碱基的基因组。我们的快速顺序转换使Satoh教授能够完成项目，而无需与其他专家合作。使用Sanger测序需要几年的时间，现在可以在几天内使用NGS进行。”

Koyanagi博士赞赏Novaseq 6000系统的改进用户界面，以及其易用性和灵活性。“随着所有的试剂都装入盒式录像带，更容易处理它们，”Koyanagi博士补充道。“我们不再担心犯错误。Novaseq 6000系统的短暂运行时间使其易于组织排序时间表。我们不必等待很长时间才能执行我们的工作。Novaseq 6000系统非常有效。“

然而，SQC团队Novaseq 6000系统的最重要特征是其高数据质量。该系统使它们能够以更高分辨率进行分析，而无需参考基因组测序，并且具有较少量的数据。“我们开始使用Novaseq 6000系统来减少我们的测序成本，以便我们可以在我们的预算范围内运营更多样本并保持在我们的预算范围内。”“然而，它有很多其他优势。Novaseq 6000系统在我的工作中是一个宝贵的工具。涉及如此重要的项目是惊人的，尽我所能帮助研究人员实现目标。“

前进

目前的SQC研究包括对在冲绳和太平洋其他地方发现的眼镜蛇进行测序。他们计划继续对各种海洋生物以及冲绳本土的陆生物种进行测序，尽自己的一份力量帮助为日本及其他地区的新物种和有趣物种编目。

“NovaSeq 6000系统正在改变OIST的研究，”Koyanagi博士说它的高吞吐量使我们能够快速分析数据。测序的低成本吸引了更多的OIST研究人员使用我们的测序服务，使他们能够从分子生物学的角度研究动物门。”

Arakaki博士补充道:“NovaSeq 6000系统将在未来的水产养殖研究中发挥作用，我们对此感到非常兴奋。“有如此多的新发现的可能性，因为这一地区在很大程度上仍未被开发。”

森野奎博士对此表示赞同。“还有很多物种需要测序，这里和世界其他地方还有更多的物种需要探索，”小柳博士说。“听到我们的研究人员从我们提供的测序数据中了解到什么，非常令人兴奋。yobet亚洲NovaSeq 6000系统总能找到意想不到的东西。”

了解OIST如何通过NGS扩展水产养殖：

OIST视频

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