2025-05-19
Highlights
1.泛基(ji)因組育種通過整合多個個體的基因組序列，構建代表物種全部遺傳變異的“泛基因組”，突破單一(yi)參考(kao)基因組的局(ju)限，助力精準挖(wa)掘優異等位基因，提升育種效(xiao)率。
2.2025年上半年已發表的泛基因組文章已經超過10篇，這些文章以泛基因組為主體(ti)，依托更加全(quan)面(mian)、完整和準確(que)的(de)基因組序列信息，為育(yu)種提(ti)供強力支持。
3.作為專業的生物技術服務平臺，派森諾提供全面的動植物基因組研究解決(jue)方案(an)，涵蓋從基礎測序到深度分析(xi)的完整鏈條，為育種服務提(ti)供全方位支持。
一、泛基因組與育種介(jie)紹
泛基因組（Pan-genome）是指(zhi)一個(ge)物種內所有(you)個(ge)體基(ji)因(yin)組(zu)的(de)總和，包括核心基(ji)因(yin)組(zu)（core genome，所有(you)個(ge)體共有(you)的(de)保(bao)守序(xu)列）與(yu)可變基(ji)因(yin)組(zu)（variable genome，個(ge)體或群(qun)體特(te)有(you)的(de)非保(bao)守序(xu)列）。與(yu)傳統單一參考基(ji)因(yin)組(zu)相比，泛基(ji)因(yin)組(zu)通過整合群(qun)體水(shui)平的(de)遺傳多樣(yang)性(xing)，更全面地表征(zheng)(zheng)物種的(de)遺傳變異(yi)特(te)征(zheng)(zheng)，為解析復(fu)雜性(xing)狀的(de)遺傳基(ji)礎(chu)提供更精準的(de)框架。
在(zai)育(yu)(yu)種(zhong)領域，泛基(ji)因(yin)(yin)(yin)組通過系統鑒定(ding)與農藝性(xing)(xing)狀(zhuang)（如產(chan)量、抗逆性(xing)(xing)、品質(zhi)等）相關的結(jie)構變異（SVs）、等位基(ji)因(yin)(yin)(yin)及功能元件(jian)，顯著(zhu)提(ti)升育(yu)(yu)種(zhong)效率與準確性(xing)(xing)。其應用價值主要體(ti)現在(zai)兩方面(mian)：一是突(tu)破參(can)考基(ji)因(yin)(yin)(yin)組局限(xian)性(xing)(xing)，挖掘傳(chuan)統育(yu)(yu)種(zhong)中(zhong)難以利用的稀有等位基(ji)因(yin)(yin)(yin)；二是基(ji)于全(quan)群體(ti)變異圖(tu)譜設(she)計高(gao)效育(yu)(yu)種(zhong)策略，例如通過基(ji)因(yin)(yin)(yin)組選擇(ze)（GS）或基(ji)因(yin)(yin)(yin)編輯技術(shu)定(ding)向改(gai)良目標性(xing)(xing)狀(zhuang)，加速(su)育(yu)(yu)種(zhong)進程。
二、2025泛基因組前沿(yan)盤點
前沿文(wen)章(zhang)
截(jie)至2025年4月底，目前(qian)發表(biao)的(de)泛基(ji)因組(zu)文章已經(jing)超(chao)過10篇。其中包(bao)含(han)3篇Nature，涉(she)及水稻、馬(ma)鈴薯(shu)、茄屬等主(zhu)(zhu)糧作(zuo)物(wu)(wu)和經(jing)濟作(zuo)物(wu)(wu)以及4篇Nature Genetics，涉(she)及大(da)豆、蘋果、葡萄(tao)、苔蘚等植物(wu)(wu)。這(zhe)些文章以泛基(ji)因組(zu)為主(zhu)(zhu)體，依托更加全(quan)(quan)面(mian)、完整和準確的(de)基(ji)因組(zu)序列信息（T2T基(ji)因組(zu)）聯(lian)合(he)(he)全(quan)(quan)基(ji)因組(zu)重測(ce)序、轉錄組(zu)、代謝組(zu)、GWAS等多維度數據，基(ji)于多組(zu)學聯(lian)合(he)(he)分析思(si)路(lu)，對(dui)重要育(yu)種位點(dian)(dian)進行全(quan)(quan)方位篩選(xuan)和鑒定(ding)，多組(zu)學聯(lian)合(he)(he)分析育(yu)種已經(jing)成為目前(qian)主(zhu)(zhu)流的(de)育(yu)種位點(dian)(dian)篩選(xuan)工(gong)具(ju)。
主流技術干(gan)貨(huo)
樣本(ben)選擇(ze)思(si)路
1.盡(jin)可(ke)能覆蓋(gai)目標物種的廣泛(fan)地(di)理分布范圍和不同生態環(huan)境。
2.確保樣(yang)本能夠代表目(mu)標物種的所有已知亞(ya)種或生態型。
3.選擇(ze)在進化地(di)位上(shang)具有代表性或者(zhe)具有重大(da)育種意義的(de)樣(yang)本。
聯合分析思路
1.基(ji)(ji)(ji)于三代測序技(ji)術(shu)PacBio、ONT超長以及Hi-C等技(ji)術(shu)構(gou)建(jian)高質量參考(kao)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)組(zu)(T 2T基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)組(zu))，奠定分析基(ji)(ji)(ji)礎，構(gou)建(jian)泛基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)組(zu)進行SV變異(yi)解(jie)析和圖形泛基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)組(zu)分析。
2.基于不同的群(qun)體(ti)樣(yang)本類型，進行二代全(quan)基因組重(zhong)測(ce)序(xu)，利(li)于重(zhong)測(ce)序(xu)數據進行群(qun)體(ti)方(fang)向的數據分(fen)析，包括系統(tong)進化分(fen)析、群(qun)體(ti)結構分(fen)析、選擇性清除分(fen)析、基因流變化，QTL定位、GWAS分(fen)析等。
3.對(dui)于潛在的功能基(ji)(ji)因，如抗(kang)逆性(xing)、抗(kang)病(bing)性(xing)或產量相關基(ji)(ji)因。結合轉錄組、代(dai)謝組、蛋白(bai)組等數據(ju)分析這些基(ji)(ji)因的表達(da)模式和產物規律，進一步(bu)篩選目標基(ji)(ji)因。
下游驗證思路
1、結(jie)合(he)多(duo)種組學(xue)技術（如基因(yin)表達分(fen)(fen)析、染(ran)色(se)質修(xiu)(xiu)飾分(fen)(fen)析、代(dai)謝物(wu)分(fen)(fen)析等）進行(xing)綜合(he)驗證。例如，通過 qRT-PCR 檢測基因(yin)表達水平，結(jie)合(he) ChIP-qPCR 分(fen)(fen)析染(ran)色(se)質修(xiu)(xiu)飾狀態，以(yi)及通過 GC-MS 分(fen)(fen)析代(dai)謝物(wu)變化，從而全面評估基因(yin)的功(gong)能和(he)調控(kong)機制(zhi)。
2、利用轉基(ji)因(yin)技術(shu)（如CRISPR-Cas9編輯(ji)、過表(biao)達(da)、RNA干擾(rao)等(deng)）構建功(gong)能基(ji)因(yin)的轉基(ji)因(yin)株系(xi)，并通過表(biao)型分析（如抗寒(han)性測試(shi)、抗病性測試(shi)、生(sheng)理指(zhi)標測定等(deng)）驗證基(ji)因(yin)的功(gong)能。
育種(zhong)技(ji)術解析
T2T基因組
T2T（端粒(li)到端粒(li)）基(ji)(ji)因組相比傳統基(ji)(ji)因組最大的(de)優勢在(zai)于其完(wan)整性和高精度(du)——它(ta)利(li)用長讀長測序(xu)技術填補(bu)了傳統組裝中(zhong)的(de)缺口，特別是端粒(li)、著絲(si)粒(li)和高度(du)重復(fu)序(xu)列(lie)(lie)等復(fu)雜區域，從而提供無(wu)間斷的(de)染色體級參考序(xu)列(lie)(lie)，顯著提升基(ji)(ji)因注釋、結構變異(yi)檢測和功能(neng)位(wei)點挖掘的(de)準確(que)性，為分子育種和基(ji)(ji)因編輯提供更可靠的(de)遺傳信息(xi)基(ji)(ji)礎。
泛基因組(zu)
泛(fan)基(ji)因(yin)組（Pan-genome）在育種(zhong)中的(de)(de)核心(xin)優(you)勢在于(yu)整(zheng)合多(duo)個(ge)個(ge)體的(de)(de)遺(yi)傳多(duo)樣性，突破單一參考基(ji)因(yin)組的(de)(de)局限性。它能(neng)夠全面捕捉物(wu)種(zhong)內的(de)(de)結構(gou)變異(yi)（SVs），為精準定位(wei)復雜農藝性狀（如抗逆(ni)性、產量(liang)）的(de)(de)關(guan)鍵位(wei)點提供更完整(zheng)的(de)(de)遺(yi)傳圖譜。通過比對(dui)不同品種(zhong)的(de)(de)泛(fan)基(ji)因(yin)組，可(ke)高(gao)效挖掘優(you)異(yi)等(deng)位(wei)基(ji)因(yin)，顯(xian)著加速育種(zhong)進程(cheng)并拓寬遺(yi)傳改(gai)良的(de)(de)潛力。
群體進化分析
群體(ti)進化(hua)分析(xi)通過(guo)解析(xi)物(wu)種自(zi)然選(xuan)擇(ze)和人(ren)工(gong)馴化(hua)過(guo)程中的遺傳變異(yi)規律，揭示關鍵農藝性(xing)狀的演化(hua)機制與適應(ying)性(xing)位(wei)點(dian)。能夠幫助挖掘受選(xuan)擇(ze)的功能基因(yin)(yin)和等位(wei)變異(yi)，指導優(you)良基因(yin)(yin)聚(ju)合；解析(xi)群體(ti)結構(gou)，優(you)化(hua)雜種優(you)勢利(li)用(yong)；追蹤馴化(hua)相關位(wei)點(dian)，加(jia)速(su)野生(sheng)資源(yuan)利(li)用(yong)。
GWAS分析
GWAS（全基(ji)因(yin)(yin)組關(guan)(guan)聯(lian)分(fen)析）通過大規模檢(jian)測自然(ran)群體中基(ji)因(yin)(yin)型與表型的(de)關(guan)(guan)聯(lian)，能夠高效挖(wa)掘(jue)控(kong)制作物重要(yao)農藝性狀(zhuang)的(de)關(guan)(guan)鍵遺(yi)傳(chuan)位點(dian)，包括產(chan)量(liang)、品質和抗逆性等復雜性狀(zhuang)。該技術直接(jie)利用自然(ran)變異資源，結合(he)高密(mi)度分(fen)子標(biao)記實現精準定位，為(wei)分(fen)子標(biao)記輔助(zhu)選(xuan)擇和基(ji)因(yin)(yin)編輯(ji)提(ti)供可靠靶(ba)點(dian)，顯(xian)著提(ti)高育種效率并拓寬(kuan)遺(yi)傳(chuan)改良的(de)遺(yi)傳(chuan)基(ji)礎。
基因編輯技術(shu)
基因(yin)(yin)編輯技術(shu)為作(zuo)物(wu)育種帶來了革(ge)命性(xing)(xing)突(tu)破，能夠直接在(zai)基因(yin)(yin)組水(shui)平(ping)上對目(mu)標(biao)基因(yin)(yin)進行精準修飾，實現關鍵(jian)農(nong)藝性(xing)(xing)狀(zhuang)的(de)(de)定向改良。與傳統育種方法(fa)相(xiang)比，該技術(shu)可(ke)高效敲除(chu)不(bu)利基因(yin)(yin)、優(you)化功能基因(yin)(yin)表達(da)或引入(ru)優(you)異等位變(bian)異，大(da)幅(fu)縮(suo)短育種周(zhou)期。為培育高產(chan)、抗(kang)逆、營養強化的(de)(de)新品(pin)種提(ti)供高效技術(shu)支撐，顯著提(ti)升了育種效率和(he)精準度。
三、派(pai)森諾動(dong)植物基因組(zu)產品體系
作為(wei)專業的(de)生物技術(shu)服(fu)務(wu)平臺，派森諾提供(gong)全面的(de)動(dong)植物基(ji)因(yin)組研(yan)究(jiu)解決方案，涵蓋從基(ji)礎(chu)測(ce)(ce)序到深度分析的(de)完整鏈條。動(dong)植物基(ji)因(yin)組de novo測(ce)(ce)序可解析未知物種遺傳(chuan)信息；遺傳(chuan)變異檢測(ce)(ce)精(jing)準定(ding)位SNP/InDel等變異；群體進化揭示物種演(yan)化規律；BSA性(xing)狀定(ding)位、遺傳(chuan)圖譜構建、全基(ji)因(yin)組關(guan)聯(lian)分析（GWAS）則助力關(guan)鍵基(ji)因(yin)挖掘(jue)與(yu)育種設計；同時SSR分子標記(ji)開發為(wei)遺傳(chuan)多樣(yang)性(xing)研(yan)究(jiu)提供(gong)高效(xiao)工具(ju)。如需(xu)產品服(fu)務(wu)或定(ding)制(zhi)化解決方案，請(qing)與(yu)我們(men)聯(lian)系。
