全自動(dòng)大片段DNA脈沖場(chǎng)電泳回收儀在超長(zhǎng)文庫(kù)構(gòu)建中的應(yīng)用

超長(zhǎng)測(cè)序文庫(kù)新思路：Blue Pippin全自動(dòng)大片段DNA脈沖場(chǎng)電泳回收儀用于Ultra Long 文庫(kù)構(gòu)建
 

在基因組學(xué)研究的趨勢(shì)中，“超長(zhǎng)測(cè)序（Ultra long sequencing）” 技術(shù)憑借其對(duì)長(zhǎng)片段 DNA 的精準(zhǔn)解析能力，正改變著我們對(duì)物種進(jìn)化、疾病機(jī)制乃至生態(tài)適應(yīng)的認(rèn)知。而超長(zhǎng)測(cè)序（Ultra long sequencing）技術(shù)雖然發(fā)展多年，仍有諸多限制，如高質(zhì)量長(zhǎng)片段 DNA（HMW DNA）提取和制備困難，移液離心等處理過程帶來(lái)的長(zhǎng)片段 DNA 斷裂，測(cè)序成本高等。

Blue Pippin全自動(dòng)大片段DNA脈沖場(chǎng)電泳回收儀（簡(jiǎn)稱Blue Pippin），在一定程度上可以解決上述問題。Blue Pippin自帶脈沖場(chǎng)電泳模塊，可以有效分離10-50kb范圍內(nèi)的DNA樣本并獲取目標(biāo)片段，例如較多使用的30-40 kb High Pass程序，回收起點(diǎn)設(shè)置為30kb，即30kb以下的干擾DNA徹底去除，幾百kb的長(zhǎng)片段DNA有效保留。另外，Blue Pippin擁有3電極回收專利技術(shù)，自動(dòng)進(jìn)行回收且回收后的長(zhǎng)片段DNA置于緩沖液中，極大減少了斷裂問題。經(jīng)Blue Pippin回收后的樣本，可使用常規(guī)的建庫(kù)試劑盒代替昂貴的Ultra long專用建庫(kù)試劑盒，大幅降低建庫(kù)實(shí)際成本。因此Blue Pippin的片段篩選建庫(kù)方案，已獲得諸多超長(zhǎng)測(cè)序（Ultra long sequencing）客戶的認(rèn)可和使用。

從實(shí)際應(yīng)用的數(shù)據(jù)來(lái)看，Blue Pippin 的篩選能力堪稱 “精準(zhǔn)狙擊”：青島農(nóng)業(yè)大學(xué)對(duì)大鱗白甲魚（Onychostoma macrolepis） 染色體級(jí)基因組的組裝研究中，使用 Blue Pippin 對(duì) Megaruptor 打斷后的 DNA 進(jìn)行片段選擇，繼而ONT PromethION 測(cè)序獲得了平均讀長(zhǎng) 35,349 bp、N50 達(dá) 52,217 bp 的優(yōu)質(zhì)超長(zhǎng) reads，為后續(xù) Hi-C 技術(shù)輔助組裝出完整染色體圖譜奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)；中科院動(dòng)物所對(duì)中國(guó)竹鼠的地下適應(yīng)進(jìn)化研究中，Blue Pippin 對(duì)肌肉組織中提取的 DNA 篩選出符合 Nanopore 測(cè)序需求的長(zhǎng)片段，配合 Illumina 數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了基因組的高深度覆蓋（119x），揭示 “宿主基因組趨同是地下適應(yīng)的核心驅(qū)動(dòng)因素” 這一重要結(jié)論。

無(wú)論是針對(duì)魚類、哺乳動(dòng)物，還是微生物、植物，Blue Pippin 都能根據(jù)需求靈活設(shè)定篩選閾值，從 15 kb 的 “低門檻” 篩選（如縫葉吸蜜鳥基因組研究），到 20-30 kb 的常規(guī)長(zhǎng)片段回收（如蝙蝠、擬南芥研究），再到 40 kb + 的高閾值選擇（如植物致病真菌 Austropuccinia psidii 研究），甚至通過 U1 High Pass 30-40 kb cassette 產(chǎn)出幾百kb超長(zhǎng)片段（如野生花葉大麻泛基因組研究）。這種 “按需定制” 的篩選能力，讓不同物種、不同研究目標(biāo)的超長(zhǎng)測(cè)序?qū)嶒?yàn)都能獲得優(yōu)質(zhì)樣本，極大提升了測(cè)序數(shù)據(jù)的利用率與研究效率。

一、動(dòng)物研究：從疾病機(jī)制到保護(hù)基因組學(xué)
 

在研究蝙蝠（Rhinolophus lepidus）和 SARS-CoV-2 病毒感染相關(guān)性時(shí)，Blue Pippin篩選出了長(zhǎng)度超過 30-40kb 的高分子量 DNA，再結(jié)合 MinION 測(cè)序，拿到了 N50 約 39,600bp 的長(zhǎng) reads。通過雜交組裝的方法，揭示了蝙蝠容易感染新冠病毒的分子機(jī)制，為傳染病防控提供了重要參考。

在新西蘭特有鳥類縫葉吸蜜鳥（Notiomystis cincta）的保護(hù)基因組學(xué)研究中，因?yàn)槲锓N保護(hù)需要高精度的基因組資源，通過Blue Pippin 篩選出 15kb 以上的 DNA 片段，構(gòu)建 ONT 文庫(kù)，成功組裝出了縫葉吸蜜鳥雌性和雄性個(gè)體的完整基因組，還明確了 W 染色體的特征，為制定瀕危鳥類的保護(hù)策略提供了分子層面的依據(jù)。

除此之外，在赤狐（Vulpes vulpes montana）高海拔適應(yīng)研究、鯉科魚類遠(yuǎn)距離雜交機(jī)制研究中，Blue Pippin 都用于篩選長(zhǎng)片段DNA，保證了超長(zhǎng)測(cè)序數(shù)據(jù)的高質(zhì)量，幫科研人員找到動(dòng)物適應(yīng)極端環(huán)境、物種演化的關(guān)鍵基因和調(diào)控路徑。

二、植物研究：從經(jīng)濟(jì)作物到模式生物
 

對(duì)于野生花葉大麻這類重要經(jīng)濟(jì)作物，其泛基因組研究需要解析大麻素合酶的馴化機(jī)制。科研團(tuán)隊(duì)利用 Blue Pippin 的 U1 High Pass 30-40 kb cassette，篩選出 DNA 樣本中的 60-90 kb 的長(zhǎng)片段，進(jìn)行PacBio CLR 測(cè)序構(gòu)建了高質(zhì)量泛基因組，最終明確了馴化過程中大麻素合酶的變異規(guī)律，為大麻的定向育種提供了理論支撐；而在模式植物擬南芥的新棲息地定植研究中，德國(guó)馬普研究所的團(tuán)隊(duì)通過 Blue Pippin 篩選 > 30 kb 的 DNA 片段，結(jié)合 GridION X5 測(cè)序組裝出 4 個(gè)擬南芥品系的完整基因組，揭示了 “主要效應(yīng)突變驅(qū)動(dòng) DNA 甲基化變異” 的新機(jī)制，為植物適應(yīng)性進(jìn)化研究提供了新視角。

在甘藍(lán)屬植物的全著絲粒圖譜研究中（北京大學(xué)團(tuán)隊(duì)），Blue Pippin既為 PacBio SMRTbell 文庫(kù)篩選 15 kb 以上片段并去除短片段干擾，又為 ONT 超長(zhǎng)文庫(kù)提供長(zhǎng)片段支撐，助力團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了甘藍(lán)屬植物的全著絲粒圖譜，解析了著絲粒的動(dòng)態(tài)進(jìn)化規(guī)律，填補(bǔ)了十字花科植物染色體進(jìn)化研究的空白。

三、微生物研究：破解宿主適應(yīng)與毒素調(diào)控難題
 

植物致病真菌Austropuccinia psidii（引起銹病的廣譜病原菌）的宿主適應(yīng)機(jī)制研究中，由于這種病原菌的基因組復(fù)雜性，需要用長(zhǎng)片段測(cè)序才能解析毒力基因。科研團(tuán)隊(duì)通過 Blue Pippin 設(shè)定 40 kb + 的高篩選閾值，配合 SQK-LSK114 試劑盒構(gòu)建 ONT 文庫(kù)，最終明確了該真菌廣譜宿主適應(yīng)的基因組進(jìn)化特征。在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)對(duì)黃萎鐮刀菌（Fusarium verticillioides） 的研究中，Blue Pippin 既為 Illumina 文庫(kù)篩選 400 bp 的標(biāo)準(zhǔn)片段，又為 ONT 文庫(kù)篩選大分子量 DNA。最終研究發(fā)現(xiàn) “鐮刀菌小染色體能負(fù)向調(diào)節(jié)致癌伏馬菌素的生物合成”，為玉米病害的綠色防控找到了新的靶點(diǎn)。。

環(huán)亞生物：為科研提供 “全鏈條” 支持
 

環(huán)亞生物科技有限公司作為美國(guó)Sage Science公司DNA片段回收系列產(chǎn)品在中國(guó)區(qū)的獨(dú)家代理商，自2011年以來(lái)將Sage Science的產(chǎn)品線引入國(guó)內(nèi)，一直為國(guó)內(nèi)用戶提供專業(yè)的全自動(dòng)核酸片段回收系統(tǒng)的安裝測(cè)試、應(yīng)用培訓(xùn)，技術(shù)支持與售后維護(hù)工作，贏得客戶的一致好評(píng)與信任。環(huán)亞生物科技有限公司將一如既往地支持越來(lái)越多的Sage Science用戶。

 

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.

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