基因是生命的密码,是生命的操纵者和调控者,指导着蛋白质合成、生物性状形成、化合物产生等生命的核心过程。对海洋生物基因的深入研究可以进一步揭示和解析海洋生命基本过程、生理代谢特征及其机理等重难点问题,提高科研人员对海洋生物多样性的辨别能力,提升以基因为核心的海洋生态系统多样性、物种多样性、遗传多样性和产物多样性等多个层次的研究水平,推动国家海洋生物资源保护、研究和开发的整体发展。
近日,我实验室顺利完成海洋生物基因高通量测序分析系统的安装调试、技术测试和验收工作。该系统是海洋生物资源库平台开展海洋生物基因测序以及基因资源库建设的主要基础设施之一,由全自动核酸电泳和片段回收系统、生物分析仪、样品纯化系统、全自动核酸剪切仪、自动化脉冲场凝胶电泳、样本制备系统、高通量测序仪、生信分析服务器等一系列仪器设备组成,具备“核酸提取—样品纯化—片段回收—自动化文库构建—高通量测序—自动生信分析”全流程工作能力,单次测序通量达到TB级别,测序后可自动触发序列拼接与计算,可高效开展海洋生物基因测序、基因组结构解析、基因功能挖掘与分析工作,并以此为基础建立海洋生物基因信息数据库,开展基因样本与数据信息的社会化共享。
图1 (A)自动化脉冲场凝胶电泳Agilent Femto Pulse (B)生物分析仪 Agilent 2100 (C)全自动核酸剪切仪Diagenode Megaruptor2 (D)样品纯化系统 Thermo Scientific KingFisher Flex
图2 核酸提取、纯化与文库构建(华大智造MGISP-960RS):96通道高精度移液器,移液范围2-200μL,移液分辨率高达0.1μL,加样精度CV≤5%(2μL时),CV≤1%(200μL时),准确度≤±1%,可实现核酸提取、纯化、酶反应(包括PCR)体系配置等多种功能。图3 高通量测序仪(华大智造MGISEQ-2000RS):支持从SE50到PE200多种读长,单次可独立运行2张芯片,每张芯片4个独立的流道(lane),单次测序数据量达1.4TB,可开展全基因组测序、全外显子测序、表观基因组测序、转录组测序、宏基因组测序、单细胞测序等研究。
图4 生物信息学分析服务器(华大智造MGI-ZTRON):具备计算、存储及生信分析加速功能,计算节点8个,CPU核数384个,内存4TB,总存储能力达3PB,测序后可自动触发序列拼接及计算,通过ZLIMS系统可实现测序、生信分析一站式全自动调度运行。
海洋生物资源库是我实验室重点建设的八大公共平台之一,以建设成为面向全球海洋生物种质、基因及天然产物资源保护与开发利用的重大基础设施为目标,建有海洋生物资源自动化保藏管理、海洋生物基因高通量测序分析、海洋天然产物高通量制备解析、海洋生命科学前沿基础研究和海洋生物资源共享服务信息平台五大子系统,致力于构建全球合作网络,推动样品、数据与知识的共享。
同时,该平台还将积极拓展社会化共享服务能力,通过开发共享服务信息平台和门户网站来提升平台的信息化管理水平和资源共享使用效率,推动仪器设备、资源样本、数据信息等的开放共享。