火力全开 | 贝瑞基因Revio平台硬件装机完成，正式开启三代测序全系列应用
转自：贝瑞基因
面对疫情·不必恐慌
4月10日，贝瑞基因在位于福州的数字生命产业园顺利举办了PacBioRevio平台装机仪式，贝瑞基因科技服务事业部福州生产团队共同见证了这一精彩时刻。
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Revio平台如今已经成为解决三代测序应用难题的“多面手”。无论是科研工作者多年来专注的动植物基因组领域、还是紧跟研究热点的单细胞研究应用、亦或是和我们自身息息相关的人类健康和疾病研究、还有近几年广受关注的微生物研究领域，这些科研和临床问题，都可以基于三代测序进行深入探究。
本文在此对三代测序研究应用进行一番盘点，期待在Revio平台的加持下，三代测序技术能够进一步助力科研，造福人类！
01.动植物超大基因组
自然界存在着许多基因组信息庞大的生物，比如裸子植物、两栖动物和爬行动物等，拥有超大基因组的物种在进化期间往往伴随着多倍体化或全基因组复制等事件的发生，造成其基因组存在大量的重复序列。所以，组装难度大、研究成本高一直是阻碍超大基因组研究的“两座大山”。如今，Revio平台的出现有效解决了超大基因组研究的难题。接下来，必将会有越来越多的复杂物种的基因组信息被破译，人们对于大型基因组的探索也会更加深入。
02.T2T基因组
T2T基因组是从染色体的一端到另外一端，准确、完整地识别每一个碱基，无错误还原基因组的原始序列信息。构建无“间隙”的T2T基因组一直以来也是基因组研究工作者的不懈追求。目前来看，单一技术很难实现T2T基因组组装，大多数T2T基因组的构建都需要多种测序技术和组装手段结合（如人、水稻、拟南芥、草莓和鸡）。HiFi数据在T2T组装中起到了重要作用，Revio通量的提升也使得科研人员可以用更多的数据去实现T2T基因组。随着越来越多的T2T基因组被构建，人们可以进一步探索重复原件的功能和进化；端粒重复序列的获得与丢失；基因复制及染色体进化的分析机制；阐述着丝粒、端粒等与物种进化、性状变异、疾病健康等的关系，同时也能为后续的遗传改良、重要性状基因挖掘等研究提供更完善的参考信息。
03.单倍型基因组
现有绝大部分物种的基因组都是嵌合基因组，因为过去的基因组组装方法忽略了单体型的差异。嵌合基因组往往会带来以下问题：错误的染色体结构，特别是同源多倍体物种；基因集遗漏；忽略单个单倍型之间的变异而产生嵌合序列，影响了重要单倍型特征的识别，如PAV和ASE等。而单倍型基因组的构建可以有效区分不同亲本染色体的遗传信息，更容易挖掘不同的单倍型信息，并将表型与基因型信息准确联系起来，因此有利于农艺基因探索和高级育种。目前实现了单倍型组装的物种包括苹果、马铃薯、苜蓿和香菇等，HiFi测序在这些单倍型基因组的构建当中起到了重要作用。未来，Revio对单倍型基因组研究的进一步助力，值得期待。
04.泛基因组
由于能够全面解析物种或类群水平的遗传变异和多样性、功能基因组和系统进化，大样本泛基因组的研究已经成为当下趋势。越来越多的动植物甚至微生物的泛基因组工作被开展，相关研究成果也是权威期刊上的常客。Revio平台超高通量、超低成本的技术优势，让科研工作者未来可以有条件开展足够数量样本的测序和组装，进行真正意义上基于高质量组装版本的泛基因组研究，从根本上解决动植物育种、进化等重大问题。（详见：三代大通量时代助力多样本泛基因组研究——Revio平台启用倒计时）
01.人基因组队列和罕见病研究
相较于短读长测序技术，PacBio的长读长测序能够揭示出之前无法检测到的遗传变异，主要是结构变异，例如大片段的重复，缺失或重排等。目前，科研工作者也在积极探索不同人之间的遗传变异是如何影响人类健康的，了解疾病的遗传基础将有助于研究人员在将来确定更具针对性的干预措施。尤其是在罕见病研究领域，PacBioHiFi测序技术可以识别更为完整和全面的变异信息，将为人类罕见病的研究带来新的见解，为罕见病患者带来新的治疗或临床试验选择。
02.动植物群体遗传学
遗传力缺失(遗传力与基因变异关联度低的现象)被认为与结构变异(SV)检出不足、表型表征不准确，以及关键的罕见变异信息缺失相关。近年来的诸多研究表明，在动植物群体中，SV对基因表达和蛋白质功能有着更大的影响，SV在基因组进化、种群多样性、种群历史和遗传适应等研究中受到了越来越广泛的关注。Revio的超高通量、超强运算以及成本可及，让基于HiFi测序的群体重测序研究成本大幅降低，强势助力群体遗传变异、群体进化等研究，给动植物群体遗传学的研究带来更多的可能。
01.Bulk全长转录组
转录本非常多样和复杂，绝大多数基因不符合“一基因一转录本”的模式，往往存在多种剪切形式。通过二代测序，我们可以很准确地进行基因的表达及定量的研究，但是受读长的限制，不能得到全长转录本的信息。基于PacBioHiFi的三代测序能够直接获得全长转录本，避免了拼接错误问题，能更好地开展转录本结构分析，包括可变剪切、可变polyA、融合基因等。除此之外，全长转录组的测序还能帮助构建和提升参考基因集、探究生长发育调控机制、进行胁迫和抗逆研究以及研究生物合成和代谢机制等。
02.单细胞全长转录组
现阶段主流的单细胞测序，大多是通过单细胞捕获设备获得cDNA文库后进行打断、扩增、建库，并用二代建库测序分析基因的整体定量。然而，若想进行单细胞全长转录本的研究，通过单细胞二代测序是难以完成的，PacBio推出的MAS-Seq试剂盒，通过将短的cDNA进行串联建库的方式连接起来再进行HiFi测序，能够对全长RNA异构体进行测序，识别单细胞条形码和UMI信息，在单细胞水平上揭示异构体多样性，帮助人们以全新方式深入了解单细胞生物学。
01.甲基化检测
HiFi测序技术能够直接分析样品分子而无需扩增步骤，可以直接获取碱基修饰信息（如甲基化识别）。这为研究人员在探索人类和其他生物的基因表达遗传性变化方面提供了一系列新的可能性，对于甲基化的研究是十分重要的应用方向。比如可以识别单样本的甲基化特征或者不同样本之间的甲基化差异；揭示亲本印记，明确染色体的甲基化状态遗传自母亲还是父亲；探究罕见病中的非典型甲基化模式。
01.微生物基因组
和动植物基因组的研究一样，PacBioHiFi测序也是构建真菌和细菌基因组图谱的上佳手段，兼顾长读长和准确性的HiFiReads能够轻松跨越高重复、高GC区域，获得结构复杂的微生物基因组。细菌完成图和真菌精细图的获得，能够更好地了解微生物的功能、生理过程、机制机理，分类及进化，便于后续进行更全面、更详细地研究，包括物种鉴定、寻找关键功能基因、预测重要基因和蛋白的功能机制、探究种内进化关系以及开展致病菌的致病机制研究等。
02.微生物多样性
PacBio全长16S扩增子技术具有长度长（可覆盖V1-V9）、测序过程无PCR、高碱基准确性、物种注释准确、分辨率高、且无样品和物种偏好性，能够更加真实地反映微生物群落的组成情况。用高质量的CCSReads进行OTU聚类、数据库比对、物种注释、ɑ多样性分析、β多样性分析、组间物种差异等分析，实现在“门、纲、目、科、属、种”不同分类学水平上的物种多样性的精准鉴定。
宏基因组是对环境样本中（土壤、粪便、肠道、水体等）微生物总DNA进行测序。关注环境微生物群体种群结构、进化分析、功能基因；解析微生物功能与环境之间的关系；挖掘和研究特定功能基因及代谢通路。基于PacBioHiFi开展宏基因组研究，能够组装复杂重复的基因组区域、提高宏基因组物种鉴定的精度、获得更多低丰度的物种。
三代测序的时代已经到来，在Revio平台的强大性能加持下，这些重要科研领域相关的应用产品，也将是贝瑞基因接下来全力推进和升级完善的重点。我们期待三代测序在相关研究领域带来更多的突破和惊喜，为您的科学研究提供更大的助力！