[发明专利]一种基于三代PacBio和Hi-C技术组装和注释贵德黑裘皮羊基因组的方法

说明书

本发明属于生物信息技术领域，具体涉及一种基于三代PacBio和Hi‑C技术组装和注释贵德黑裘皮羊基因组的方法，所述的方法包括如下步骤：(1)采集贵德黑裘皮羊血液和组织样本；(2)构建基因组文库和转录组文库；(3)基因组大小和杂合率评估；(4)基因组组装、利用转录测序结果纠错和评估；(5)Hi‑C辅助组装、纠错和评估；(6)基因组注释和评估。本发明组装了贵德黑裘皮羊染色体级别的高质量基因组，为进一步研究贵德黑裘皮羊的羊毛色素积淀和高寒低氧适应分子机制奠定了基础，同时也为其优良遗传资源保护和利用、分子育种和遗传改良等工作提供数据支撑。

技术领域

本发明属于生物信息技术领域，具体涉及一种基于三代PacBio和Hi-C技术组装和注释贵德黑裘皮羊基因组的方法。

背景技术

黑色素是一种生物多聚体，广泛的存在于动植物及微生物中。动物的毛发、皮肤和眼睛的颜色均由黑色素的相对数量、性质和分布所决定的。黑色素可以抑制紫外辐射产生的自由基，以颗粒形式，来吸收和反射非离子辐射，还可以作为弱阳离子交换多聚体，具有结合大量金属离子或药物的能力，可以保护蛋白质不被降解。但色素沉积是一个受多基因控制的复杂性状，已在哺乳动物中影响毛色的150多个基因中的鉴定出了300多个基因位点。

贵德黑裘皮羊(Guide BlackFur sheep)又名青海黑臧羊、贵德黑紫羔，属于裘皮用型绵羊地方品种，具有体质结实、抗寒、抗病力强、适应性好、善于登山远牧、夏季抓膘肥育迅速等特点。其所产黑紫羔皮皮板坚韧，毛色黝黑发亮，花形美观、卷花坚实，羊毛纤维类型比例适中，不易擀毡，保暖性好。贵德黑裘皮羊被毛为黑红色，部分为微黑红色，个别呈灰色，是研究动物黑色素沉积性状的理想素材。关于贵德黑裘皮羊的毛色色素沉积研究不仅有助于解析其毛色性状遗传机理，还可以辅助贵德黑裘皮羊育种。此外，贵德黑裘皮羊中心产区位于青海省海南藏族自治州的贵南县，平均海拔3100m，贵德黑裘皮羊也是研究动物高原低氧适应性状的理想素材。目前，关于贵德黑裘皮羊的基因组学研究中，缺乏贵德黑裘皮羊的高质量参考基因组。这制约了贵德黑裘皮羊关于其毛色的色素积淀机制研究和高寒低氧适应的分子机制的研究，同时不利于贵德黑裘皮羊品种资源的保存、挖掘和利用。

PacBio测序是基于光信号的三代测序技术，以单分子测序为特征，可以在在目标DNA分子复制过程中捕获序列信息，因其测序读长较长，对于基因组中复杂区域尤其是复杂结构变异的研究具较大的优势。Hi-C技术源于染色体构象捕获技术，利用高通量测序技术，结合生物信息分析方法，研究全基因组范围内整个染色质DNA在空间位置上的关系，获得高分辨率的染色质三维结构信息。Hi-C技术用于基因组组装，能够将杂乱的基因序列组装到染色体水平。专利CN201811068666.5公开了一种基因组的组装方法及装置，所述方法包括：获取纠错后的基因信息，所述基因信息包括基因组和比对信息；根据所述基因组和所述比对信息进行基因组组装；若判断获知组装结果未达到预设条件，对所述组装结果进行分区域聚类处理，并将处理结果进行重新组装。但是，上述专利并没有公开其可以应用于绵羊的基因组，并可以构建染色体水平的贵德黑裘皮羊的参考基因组。

本研究结合三代PacBio和Hi-C技术，并采用二代、三代转录组文库校正拼装序列，首次构建了染色体水平的贵德黑裘皮羊参考基因组，为贵德黑裘皮羊色素沉积的分子机制研究和高寒低氧适应的分子机制研究奠定了基础。同时也为其优良遗传资源保护和利用、选择育种和遗传改良等工作提供数据支撑。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种基于三代PacBio和Hi-C技术组装和注释贵德黑裘皮羊基因组的方法，所述的方法包括如下步骤：

(1)采集贵德黑裘皮羊血液和组织样本：分别提取贵德黑裘皮羊血液和组织样本的DNA和RNA；

(2)构建基因组文库和转录组文库：针对步骤(1)提取得到的DNA片段分别构建二代DNA文库、三代DNA文库和Hi-C文库，获得贵德黑裘皮羊基因组文库；针对步骤(1)提取得到的RNA片段构建二代转录组文库和三代全长转录组文库，获得贵德黑裘皮羊转录组文库；并对构建所得的文库进行过滤；