跳到主要內容區塊

次世代高通量定序技術在水產及海洋生物研究之應用

  • 作者:王姿文、杜金蓮/水產養殖組

本所於8月23日邀請百優仕生物科技公司吳正華博士,以「高通量定序技術在水產及海洋生物研究之應用」為題進行專題演講。吳博士先簡介定序方法演進後,進入次世代定序技術運作流程,並列舉在各研究領域的應用方向。

相較於第一代,次世代定序能節省許多時間及成本,且在Illumina定序平台系統中,最大的數據產出量為3000 GB,為第一代定序的七百多萬倍。次世代定序有許多應用方向,如基改作物鑑定、品種鑑定、醫學遺傳疾病檢驗等。其操作流程從核酸純化開始,得到一定質量的核酸後,將純化核酸物理裂解成小片段並接上連接器 (adaptor),建構次世代定序 (NGS Library)。將文庫的核酸片段上機定序後,使用生物資訊軟體將序列資料重疊部分拼接延伸成大片段。

實際應用時,因基因組被定序的程度不一,無法完整的拼接出主基因體的序列。為了解決這個問題,廠商開發不同的定序特質。雙邊定序技術 (paired-end sequencing) 為目前的主流,係將片段頭尾兩端進行反向定序,經分析之後可組合成基因骨架 (scaffold),雖然無法完全得知整段序列,但可以知道這段序列的長度以及未知區域前後相接的序列。研究人員可針對大小不同的基因組做不同的應用。舉例來說,微小核醣核酸 (microRNA) 的研究,因為基因序列較少,只需單向定序即可;而魚類基因組的研究,則需要雙邊定序技術來作定序分析。

次世代定序除了去氧核醣核酸 (DNA)定序外,最主要應用在轉錄體研究。核醣核酸 (RNA) 的種類有很多,透過次世代定序技術可以挖掘出這些核醣核酸的功能。RNA的次世代定序流程與DNA類似,先將RNA逆轉錄為互補去氧核醣核酸 (cDNA),再將其打成小片段,接上連接器,上機定序後作資料的比對。轉錄體的應用有:利用RNA片段被偵測次數的多寡,比較不同樣本的基因表現變化;從功能基因的表現量,推論在不同的條件下該群基因的特徵,並將資料整理成生物基因功能網路 (pathway)等。

目前人類所能培養的微生物只佔自然界中微生物總數的百分之一,而要進一步了解微生物種類的唯一途徑就是透過核酸序列,利用次世代定序大量快速的加以辨識。其分析流程為核酸萃取後,針對16S rRNA中變異性較高片段進行定序,而後與資料庫進行比對,即可得知微生物種類、比例及數量。利用這技術可分析與比較不同環境中的微生物組成。另外,也列舉次世代定序在水產研究方面的應用,包括基因組定序、分子標記的開發、基因表現分析、環境微生物分析等。最後在同仁熱烈提問及討論中,結束了這場精彩且收穫良多的演講。

張錦宜副所長代表致贈紀念品

張錦宜副所長代表致贈紀念品