来源 | JGG
2021年6月24日，JGG在线发表了中国农业大学赖锦盛教授团队题为“HITAC-seq enables high-throughput cost-effective sequencing of plasmids and DNA fragments with identity-tracked”的研究论文，报道了最新建立的HITAC-seq方法在长序列测序和复杂结构解析中的优势。
DNA测序技术的发展极大推动了人类对生命科学现象本质的洞察。1970年代，吴瑞与Frederick Sanger等先后建立了最早的DNA测序方法 （以下简称“一代测序”） ，与同时期建立的基因工程方法共同促进了人类对生物学“圣杯”的理解。时至今日，一代测序仍是验证二代测序、各类型PCR衍生技术、芯片技术、质谱法乃至三代测序的金标准。一代测序是针对一个反应、一条序列 （通常800 bp~5 kb） 进行测序，因此低通量与高成本是其固有特征。目前广泛应用的二代测序使得测序成本降低了至少4个数量级。然而，二代测序因其短读长的特点，对较长的完整DNA片段测序力有未逮，在进行候选基因分析、基因驯化分析、合成生物学、全基因组蛋白互作筛选或CRISPR编辑位点检测等新兴领域的研究时，仍需要低通量高成本的一代测序。
为满足此领域迫切需求，该文作者建立了HITAC-seq （Highly-parallel Indexed Tagmentation-reads Assembled Consensus sequencing） 方法。HITAC-seq将二代测序的高通量低成本优势与高效的生物信息学处理流程 （HITAC-assembler） 相结合，应用于常规只能依赖一代测序的样本，弥补了后者低通量高成本的固有缺陷。该方法以两级索引 （Index） 的方式构建测序文库，数据产出后使用HITAC-assembler进行数据拆分和组装便可得到样品的全长序列 （图1） 。实验证明HITAC-seq方法可以对长达10 kb样品进行测序，并且保留一代测序读出序列的高准确性。
图1 HITAC-seq工作原理
鉴于HITAC-seq读长优势，其成为鉴定较大结构变异的一把利器。研究人员利用HITAC-seq对重要玉米驯化基因ZmSWEET4a进行受选择分析 （图2） ，成功鉴定到潜在受选择功能区域，并且通过瞬时表达系统证明在受选择区域中存在的1.3 kb的copia逆转录转座子可能是功能元件。随着二代测序技术特别是高通量测序仪的持续升级，该方法的应用前景将更为广阔。
图2 利用HITAC-seq对重要玉米驯化基因ZmSWEET4a进行受选择分析
中国农业大学国家玉米改良中心博士研究生高翔为该论文第一作者，赖锦盛教授为通讯作者。中国农业大学硕士研究生莫伟鹏参与开发了HITAC-assembler。相关工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.jgg.2021.05.009
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