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Blue Pippin大片段DNA脉冲场电泳回收仪助力植物微生物基因组学突破

2026-04-17     来源:微信公众号     点击次数:176

在基因组学研究的趋势中,“超长测序(Ultra long sequencing)” 技术凭借其对长片段 DNA 的精准解析能力,正改变着我们对物种进化、疾病机制乃至生态适应的认知。而超长测序(Ultra long sequencing)技术虽然发展多年,仍有诸多限制,如高质量长片段 DNA(HMW DNA)提取和制备困难,移液离心等处理过程带来的长片段 DNA 断裂,测序成本高等。

Blue Pippin全自动大片段DNA脉冲场电泳回收仪,可根据DNA样品大小,全自动进行DNA片段分选,只保留目标DNA。仪器自带脉冲场电泳模块用于HMW DNA分选回收,有效分离10-50kb范围内的DNA样本并获取目标片段,例如较多使用的30-40 kb High Pass程序,回收起点设置为30kb,即30kb以下的小片段干扰DNA彻底去除,几百kb的长片段DNA有效保留,实现精准去除小分子量DNA。另外,Blue Pippin拥有3电极回收专利技术,自动进行回收且回收后的大片段DNA置于缓冲液中,极大减少了断裂问题。经Blue Pippin分选的DNA样本,可使用常规的建库试剂盒代替昂贵的Ultra long专用建库试剂盒,大幅降低建库实际成本。因此Blue Pippin的片段筛选建库方案,已获得诸多超长测序(Ultra long sequencing)客户的认可和使用。

从实际应用的数据来看,Blue Pippin 的对于DNA筛选,可以有效提高纳米孔测序reads长度:青岛农业大学对大鳞白甲鱼(Onychostoma macrolepis) 染色体级基因组的组装研究中,使用 Blue Pippin 对 Megaruptor全自动核酸剪切仪打断后的样本进行 DNA片段大小选择回收,继而ONT PromethION 测序仪获得了平均读长 35,349 bp、N50 达 52,217 bp 的优质超长 reads,为后续 Hi-C 技术辅助组装出完整染色体图谱奠定了关键基础;中科院动物所对中国竹鼠的地下适应进化研究中,Blue Pippin 对肌肉组织中提取的 DNA 筛选出符合 Nanopore 测序需求的长片段,配合 Illumina NGS测序数据,实现了基因组的高深度覆盖(119x),揭示 “宿主基因组趋同是地下适应的核心驱动因素” 这一重要结论。

无论是针对鱼类、哺乳动物,还是微生物、植物,Blue Pippin 都能根据需求灵活设置DNA片段大小筛选阈值,从 15 kb 的 “低门槛” 筛选(如缝叶吸蜜鸟基因组研究),到 20-30 kb 的常规长片段回收(如蝙蝠、拟南芥研究),再到 40 kb + 的高阈值选择(如植物致病真菌 Austropuccinia psidii 研究),甚至通过 U1 High Pass 30-40 kb cassette DNA片段分选试剂盒产出几百kb超长片段(如野生花叶大麻泛基因组研究)。这种 “按需定制” 的筛选能力,让不同物种、不同研究目标的超长测序实验都能获得优质样本,极大提升了测序数据的利用率与研究效率。


01、动物研究:从疾病机制到保护基因组学

在研究蝙蝠(Rhinolophus lepidus)和 SARS-CoV-2 病毒感染相关性时,Blue Pippin全自动DNA回收仪筛选回收了长度超过 30-40kb 的高分子量 DNA,再结合ONT MinION 测序,拿到了 N50 约 39,600bp 的长 reads。通过杂交组装的方法,揭示了蝙蝠容易感染新冠病毒的分子机制,为传染病防控提供了重要参考。

在新西兰特有鸟类缝叶吸蜜鸟(Notiomystis cincta)的保护基因组学研究中,因为物种保护需要高精度的基因组资源,通过Blue Pippin 筛选出 15kb 以上的 DNA 片段,构建 ONT 文库,成功组装出了缝叶吸蜜鸟雌性和雄性个体的完整基因组,还明确了 W 染色体的特征,为制定濒危鸟类的保护策略提供了分子层面的依据。

除此之外,在赤狐(Vulpes vulpes montana)高海拔适应研究、鲤科鱼类远距离杂交机制研究中,Blue Pippin 都用于筛选长片段DNA,保证了超长测序数据的高质量,帮科研人员找到动物适应极端环境、物种演化的关键基因和调控路径。


02、植物研究:从经济作物到模式生物

对于野生花叶大麻这类重要经济作物,其泛基因组研究需要解析大麻素合酶的驯化机制。科研团队利用 Blue Pippin 的 U1 High Pass 30-40 kb cassette,筛选DNA 样本中的 60-90 kb 的长片段分选,进行PacBio CLR 测序构建了高质量泛基因组,最终明确了驯化过程中大麻素合酶的变异规律,为大麻的定向育种提供了理论支撑;而在模式植物拟南芥的新栖息地定植研究中,德国马普研究所的团队通过 Blue Pippin 对 > 30 kb 的 进行DNA片段大小筛选,结合 GridION X5 测序组装出 4 个拟南芥品系的完整基因组,揭示了 “主要效应突变驱动 DNA 甲基化变异” 的新机制,为植物适应性进化研究提供了新视角。

在甘蓝属植物的全着丝粒图谱研究中(北京大学团队),Blue Pippin自动化核酸回收系统既为 PacBio HiFi文库筛选 15 kb 以上片段并去除短片段DNA 干扰,又为ONT纳米孔超长测序文库提供长片段支撑,助力团队构建了甘蓝属植物的全着丝粒图谱,解析了着丝粒的动态进化规律,填补了十字花科植物染色体进化研究的空白。

03、微生物研究:破解宿主适应与毒素调控难题

植物致病真菌Austropuccinia psidii(引起锈病的广谱病原菌)的宿主适应机制研究中,由于这种病原菌的基因组复杂性,需要用长片段测序才能解析毒力基因。科研团队通过 Blue Pippin对DNA核酸片段分选回收,设定 40 kb + 的高筛选阈值,配合 SQK-LSK114 试剂盒构建 ONT 长片段测序文库,最终明确了该真菌广谱宿主适应的基因组进化特征。在中国农业大学对黄萎镰刀菌(Fusarium verticillioides) 的研究中,Blue Pippin 既为 Illumina二代测序文库进行DNA特定片段筛选 400 bp 的标准片段,又为 ONT 文库筛选大分子量 DNA。最终研究发现 “镰刀菌小染色体能负向调节致癌伏马菌素的生物合成”,为玉米病害的绿色防控找到了新的靶点。

参考文献:
1.Zhang, Lu, et al. "Achieving Chromosome-Level Genome Assembly of Onychostoma macrolepis with PacBio Sequencing and Hi-C Technologies." Scientific Data 12.1 (2025): 1410.
2.Luo, Zhenyan, et al. "Host adaptation and genome evolution of the broad host range fungal rust pathogen, Austropuccinia psidii." bioRxiv (2025): 2025-05.
3.Lynch, Ryan C., et al. "Domesticated cannabinoid synthases amid a wild mosaic cannabis pangenome." Nature (2025): 1-10.
4.Garg, Kritika M., et al. "Hybrid genome assembly of the widespread bat Rhinolophus lepidus provides insights into susceptibility to SARS-CoV-2 infection and climate change threat." DNA Research 32.3 (2025): dsaf015.
5.Bailey, Sarah, et al. "Assembly of female and male hihi genomes (stitchbird; Notiomystis cincta) enables characterization of the W chromosome and resources for conservation genomics." Molecular ecology resources 25.5 (2025): e13823.
6.Li, Kexin, et al. "Host genomic convergence, rather than gut microbiome convergence, underlies the convergent evolution of subterranean adaptation in mammals." Cell Reports 44.8 (2025).
7.Zicola, Johan, et al. "Major effect mutations drive DNA methylation variation after colonization of a novel habitat." bioRxiv (2025): 2025-06.
8.Ren, Li, et al. "Genomes reveal pervasive distant hybridization in nature among cyprinid fishes." GigaScience 14 (2025): giae117.
9.Lyu, Tianshu, et al. "The Vulpes vulpes montana genome provides insights into high-altitude adaptation mechanisms of the Vulpes species." Communications Biology 8.1 (2025): 1070.
10.Li, Guangjun, et al. "The Fusarium verticillioides minichromosome negatively regulates the biosynthesis of carcinogenic fumonisins during maize infection." Cell Reports 44.8 (2025).
11.Chen, Weikai, et al. "Pan-centromere landscape and dynamic evolution in Brassica plants." Nature Plants (2025): 1-14.

厂 家 介 绍
Sage Science 公司位于美国马萨诸塞州,2010年成立,专注于核酸领域的样品制备,2万篇文献中应用,包括众多Nature、 Science、 Cell系列的文章,是DNA片段筛选回收领域的行业金标准。
Blue Pippin全自动DNA脉冲场电泳回收仪:
* 采用双通道电泳回收专利技术,全自动运行;
* 高精度回收、微量样品回收、高得率回收;
* 全自动完成DNA片段分选, 软件中自由选择需要筛选的片段范围;
* 免去了切胶纯化的繁琐步骤,比核酸片段筛选磁珠更加精准可控;
* 用于小片段DNA筛选回收,如小RNA/small RNA文库回收、cfDNA/ctDNA回收(循环血游离DNA/循环血肿瘤DNA);
* 用于大片段DNA(几kb、几十kb甚至几百kb)精准回收,如Pacbio  HiFi文库构建、纳米孔测序建库、超长测序(Ultra Long Sequencing)文库构建等;
 

环亚生物科技(APG BIO)作为美国Sage Science公司DNA片段回收系列产品在中国区的独家代理商,为国内二代测序、三代测序用户提供测序样品前处理、质控的整体解决方案:组织研磨仪、单细胞悬液制备仪、细胞破碎仪、超声聚焦打断仪、全自动DNA片段分选回收仪、核酸片段分析仪、脉冲场电泳仪、全自动建库仪、荧光计、超微量分光光度计等。
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