中國科學家在繪製秈稻基因組工作框架圖的過程中,採用的是全基因組鳥槍測序法。4月5日出版的《科學》雜誌同期發表的另一小組對粳稻基因組序列草圖的測定,用的也是同樣手段。
基因測序“鳥槍法”,也俗稱“霰彈法”。簡單地説,它有點類似生活中玩的拼圖遊戲。拼圖遊戲是將一個完整的畫面分成雜亂無章的碎塊,然後重新拼裝復原。而“鳥槍法”則是先將整個基因組打亂,切成隨機碎片,然後測定每個小片段序列,最終利用電腦對這些切片進行排序和組裝,並確定它們在基因組中的正確位置。
“鳥槍法”最初主要用於測定微生物基因組序列。近年來,美國塞萊拉公司先後利用改進的全基因組“鳥槍法”完成了果蠅和人類基因組的測序工作,證明了它在測定大基因組上的可行性和有效性。
“鳥槍法”優點是速度快,簡單易行,成本較低。但用它來測序,最終排序結果的拼接組裝不太容易。中國科學家設計出了一種序列組裝軟體,能有效克服“鳥槍法”全基因組測序組裝過程中的困難。
在研究中,他們首先在整個水稻基因組上生成許多已知長度的DNA(脫氧核糖核酸)切片,然後使它們按DNA序列的重合區域進行排列。這些切片數量足以覆蓋水稻基因組4次。科學家們接著確定每個切片的鹼基對序列,並用電腦程式將其組裝成更長的片段,然後將這些片段排序、裝配成10萬多個被稱為支架的更大組件。
他們設計出的軟體重點是通過支架水準上的接近來進行組裝,並採取了獨特的重復序列處理演算法,可識別並暫時遮罩佔水稻基因組約40%的重復序列。這樣做的好處是既能減少計算量,又最大限度降低了錯誤拼接的可能性。
美國珀杜大學植物遺傳學家貝內特澤恩評價説,中國科學家的水稻基因組計劃,“提供了一個有關鳥槍測序法速度和效率的極好範例”。(毛磊)
新華社 2002-4-5