只用一张芯片，北大农研院完成多酚植物T2T组装

近日，北京大学现代农业研究院基于华大智造G400-ER纳米孔测序平台，完成了某多酚植物样本的超长测序实测。结果证明：一张芯片，即可支撑T2T基因组组装。

单张G400-ER测序芯片，N50 > 100 Kb 的有效超长数据达40 Gb+；

超长读长组装Contig N50 突破 53 Mb；

该植物是全球重要经济作物之一，基因组大小约 600 Mb，具有高度杂合、重复序列丰富等典型复杂植物基因组特征。本次测试采用CycloneSEQ超长文库制备试剂套装S1，搭配最新升级的 G400-ER 测序芯片 S1。

测序结果显示：单张芯片测序产出数据达 69.79 Gb，reads 总数为 5,701,628，读长 N50 为 54.7 Kb，最长读长达到 943 Kb，测序深度约 110x，Modal Q 19.03。

表 1. 某植物样本 CycloneSEQ 超长测序核心产出

图 1. Reads 读长分布及产量统计。柱状图表示不同长度区间的产量贡献，红色曲线表示 read count。

图 2. Modal Q score 分布图。质量分布主峰集中在Q19 附近

02单芯片超长数据

支撑高质量基因组组装

进一步对不同长度阈值过滤后的超长数据进行分析可以发现，随着过滤阈值升高，数据N50持续提升；当过滤阈值＞40 Kb时，N50提升至106.5 Kb，保留数据量可达40.47 Gb；当过滤阈值提高至＞50 Kb时，N50进一步提升至115.3 Kb，此时仍保留36.56 Gb数据。

对于该植物而言，N50>100Kb 40Gb+的超长数据量即可达到~70x的基因组覆盖度，这意味着单芯片的超长数据足以支撑高质量组装。相对于行业交付标准（N50>100Kb 20Gb）而言，CycloneSEQ G400-ER一张芯片即可产出常规2倍的超长数据量，能更经济、更高效地完成T2T基因组组装。

表 2. 超长测序数据不同长度过滤情况统计

基于上述超长测序数据，我们采用 hifiasm 组装软件进行了 de novo 组装。对于高重复、高杂合的复杂植物基因组而言，仅凭超长 reads 能否获得高质量组装，是检验超长测序方案实力的重要标准。

表 3. 超长 reads de novo 组装结果

注：hap1 原始输出中包含大量低覆盖度碎片序列，因此采用覆盖度 ≥ 10x 且长度 ≥ 20 Kb 的阈值进行过滤。

组装结果显示，仅使用单张 G400-ER S1 芯片的超长测序数据，两套单倍型的 Contig N50 均超过 51 Mb，最长 Contig 分别达到 73.36 Mb 和 77.69 Mb，已经接近完整染色体臂水平，表现出很高的组装连续性。

同时，两套单倍型中均包含多条 >10 Mb 的长 Contig，说明超长 reads 对复杂植物基因组的相位分离、重复区域跨越和 scaffold 连通具有良好支撑能力。纳米孔超长测序与 hifiasm 的组合，也为复杂植物基因组“双单倍型”高质量组装提供了可行路径

传统观点认为，植物基因组尤其是高重复、高杂合物种，通常需要多平台、多芯片配合超长读长才能获得高质量组装，成本高、周期长。而本次 CycloneSEQ 超长解决方案的测序组装结果表明，当单芯片能给出“够量、够长、够好”的超长数据时，即用更少的芯片，可达到同样甚至更好的组装效果——更经济、也更高效。

本次北大农研院与华大序风的合作测试，也全方位验证了CycloneSEQ超长解决方案在复杂植物基因组中的硬实力。未来，华大智造将持续提升CycloneSEQ纳米孔测序平台的性能及应用表现，与广大用户共同探索生命科学更多未知领域。

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北京大学现代农业研究院

北京大学现代农业研究院是由北京大学与山东省人民政府共建的高能级新型研发机构，坐落于山东潍坊峡山生态经济开发区，由邓兴旺院士领衔。研究院聚焦现代农业重大科学前沿与“卡脖子”关键技术，通过“基础研究—技术开发—产业转化”全链条创新，在基因组育种、种质创新及智慧农业等领域取得系列突破性成果，致力于打造具有全球影响力的现代农业科研高地和产业策源地，为农业强国建设提供坚实的科技支撑。