隨著高通量測(cè)序技術(shù)的迅速發(fā)展，測(cè)序成本大幅降低使得獲得具有簡(jiǎn)單基因組的細(xì)菌/真菌基因組信息更加便捷，獲得某個(gè)細(xì)菌/真菌基因組信息，不但可以幫助了解其表型特征，致病機(jī)制以及其重要相關(guān)基因的功能，還可以通過(guò)和其它細(xì)菌/真菌基因組信息進(jìn)行比對(duì)分析和進(jìn)化分析，從而了解其分子進(jìn)化機(jī)制。根據(jù)不同的研究目的和需求，細(xì)菌/真菌基因組測(cè)序又包括細(xì)菌/真菌de novo測(cè)序（框架圖、精細(xì)圖、完成圖）和細(xì)菌/真菌重測(cè)序，進(jìn)一步可以細(xì)分為如下5個(gè)產(chǎn)品： 細(xì)菌/真菌框架圖：采用小片段建庫(kù)，HiSeq深度測(cè)序和初步的基因組組裝策略，性價(jià)比高，滿足細(xì)菌/真菌基因組研究基本需求。 細(xì)菌/真菌精細(xì)圖：采用大片段加小片段建庫(kù)，二代加三代測(cè)序和反復(fù)優(yōu)化的基因組聯(lián)合組裝策略，是目前研究細(xì)菌/真菌基因組的主流技術(shù)。 細(xì)菌完成圖：綜合利用一代二代甚至三代測(cè)序技術(shù)，根據(jù)菌株具體情況制定最優(yōu)策略，最終得到一條完整的基因組序列（1 Contig，0 gaps），是細(xì)菌基因組測(cè)序組裝的最高要求。 真菌完成圖：綜合利用二代、三代測(cè)序技術(shù)，以及光學(xué)圖譜 (OM) 技術(shù)，根據(jù)菌株具體情況制定最優(yōu)策略，最終得到真菌的完成圖 (scaffold_num = chr_num)，是真菌基因組測(cè)序組裝的最新要求。 細(xì)菌/真菌重測(cè)序：針對(duì)已知基因組序列的細(xì)菌/真菌，采用小片段建庫(kù)，HiSeq深度測(cè)序，后續(xù)分析不依賴于組裝，關(guān)注基因組變異情況（包括SNP和InDel等），是群體研究的首選。
背景：在歐美國(guó)家，腸球菌是醫(yī)院獲得性感染（hospital-acquired infections）的主要原因，其中Enterococcus faecalis和 Enterococcus faecium是導(dǎo)致腸球菌感染的兩種最常見(jiàn)菌株。過(guò)去十年中，由E. faecium菌株引起腸球菌感染的比例不斷上升。雖然在醫(yī)院環(huán)境中E. faecium逐漸取代E. faecalis的機(jī)制并不清楚，但許多基因型鑒定和系統(tǒng)生物學(xué)研究已經(jīng)指出了多種E. faecium菌株在全球臨床環(huán)境中的廣泛傳播。然而，E. faecium完整基因組的缺失成為系統(tǒng)研究E. faecium分子流行病學(xué)和發(fā)病機(jī)制的主要障礙。 方法：在本研究中，首次對(duì)E. faecium菌株TX16（隸屬于ST18家族）進(jìn)行了全基因組測(cè)序。隨后將TX16的全基因組與21個(gè)E. faecium菌株基因組草圖（未完全測(cè)通）進(jìn)行了比對(duì)，通過(guò)系統(tǒng)生物學(xué)，多位點(diǎn)序列分析和基因相似性分析，并對(duì)ORFs、多種基因和信號(hào)通路進(jìn)行了分析。 結(jié)果：
 圖1：腸球菌Enterococcus faecium TX16的全基因組圈圖。TX16基因組含有2,698,137 bp，包含2,703個(gè)編碼蛋白的ORFs、62個(gè)tRNA、6拷貝的核糖體rRNA 和32個(gè)非編碼RNA。 
圖2：22個(gè)E. faecium菌株的直接同源基因分析。分析發(fā)現(xiàn)2,543個(gè)基因只在某一個(gè)菌株中存在，22個(gè)菌株共有1,652個(gè)基因（1,608個(gè)單拷貝，44個(gè)多拷貝）。
圖3：22個(gè)E. faecium菌株的核心基因和全部基因數(shù)量。 (A) E. faecium核心基因數(shù)量，最后匯聚到1,726個(gè)基因；(B) E. faecium全部基因數(shù)量，共包含6,262個(gè)基因。
圖4：22個(gè)E. faecium菌株的進(jìn)化樹(shù)。成功的將HA菌株與CA菌株區(qū)分開(kāi)來(lái)。
圖5：22個(gè)E. faecium菌株基因組ORFs的比較。
參考文獻(xiàn)：Xiang Qin, et al. Complete genome sequence of Enterococcus faecium strain TX16 and comparative genomic analysis of Enterococcus faecium genomes. BMC Microbiology 2012, 12:135.案例2：全基因組重測(cè)序揭示肌球蛋白-5的突變引起禾谷鐮孢菌對(duì)氰烯菌酯的抗性 背景：小麥赤霉病是由禾谷鐮孢菌（Fusarium graminearum）引起的一種重要病害，該病給小麥的產(chǎn)量造成嚴(yán)重?fù)p失。氰烯菌酯是一種新型殺菌劑，它能強(qiáng)烈抑制禾谷鐮孢菌，但禾谷鐮孢菌在選擇壓下易對(duì)氰烯菌酯產(chǎn)生抗性。因此了解禾谷鐮孢菌對(duì)氰烯菌酯的抗性機(jī)制就變得很重要，這將有助于對(duì)小麥赤霉病進(jìn)行有效控制。 方法：為了探明禾谷鐮孢菌對(duì)殺菌劑氰烯菌酯產(chǎn)生抗性的機(jī)制，以禾谷鐮刀菌標(biāo)準(zhǔn)株P(guān)H-1作為參考，對(duì)抗氰烯菌酯菌株YP-1進(jìn)行重測(cè)序（115×，99.35% coverage)，通過(guò)和PH-1序列進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)抗氰烯菌酯菌株YP-1的突變基因，然后針對(duì)這些突變基因在更多的抗性菌株中進(jìn)行目標(biāo)測(cè)序，從而確定影響氰烯菌酯抗性的位點(diǎn)，接著通過(guò)抗性實(shí)驗(yàn)確定導(dǎo)致對(duì)氰烯菌酯產(chǎn)生抗性的具體功能位點(diǎn)。 結(jié)果：
表1:禾谷鐮刀菌抗氰烯菌酯菌株YP-1的全基因組測(cè)序數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（通過(guò)和標(biāo)準(zhǔn)株P(guān)H-1序列進(jìn)行比對(duì)）
表2:在野生型2021和相關(guān)突變體中肌球蛋白-5核苷酸序列的改變（216、217、418、420和786位點(diǎn)核苷酸發(fā)生改變）
 
圖1.氰烯菌酯抗性菌株在肌球蛋白-5基因216、217、418、420和786位點(diǎn)發(fā)生突變
圖2. 通過(guò)同源雙交換技術(shù)構(gòu)建肌球蛋白-5基因重組突變體并進(jìn)行驗(yàn)證
圖3 . 禾谷鐮刀菌株的菌落形態(tài)。(A) 氰烯菌酯（JS399-19）對(duì)敏感菌株（2021），抗性菌株（Y2021A、B、C、D和F），以及肌球蛋白-5基因點(diǎn)突變菌株生長(zhǎng)的影響。(B) 2021，PH-1 和所有突變體的菌落形態(tài)。
參考文獻(xiàn)： Zheng ZT, et al. Whole-genome sequencing reveals that mutationsinmyosin-5 confer resistanceto the fungicide phenamacril in Fusarium graminearum. Scientific Reports 2015, 5: 8248. |
