二代测序技术及其在几种重要果蔬病毒检测中的应用
摘要：二代测序技术（next-generation sequencing，NGS）相较于20世纪70年代末发展起来的标准和传统DNA测序技术，其提供了一个高效、快速、低成本的DNA测序平台。近年来，NGS被应用于植物病毒学的多个领域，在植物病毒检测中发挥重要作用。本文将介绍二代测序技术及其在几种重要果蔬病毒检测中的应用。
关键词：二代测序技术；植物病毒；检测
Next-generation sequencing and its application in the detection of several important fruit and vegetable viruses
Abstract: Next-generation sequencing (NGS) provides an efficient, rapid and low-cost DNA sequencing platform compared with standard and traditional DNA sequencing technologies developed in the late 1970s In recent years,NGS has been applied in many fields of plant virology and plays an important role in the detection of plant viruses. In this paper, we will introduce the second-generation sequencing technology and its application in the detection of several important fruit and vegetable viruses.
Key words: next-generation sequencing (NGS); Plant virus; detection
- 引言
病毒是能在植物、动物和人类中引起感染的最具遗传变异性的生物体。一般而言，病毒由仅编码少数蛋白质的小基因组组成，这也使得很难寻找出多种方法来控制病毒[1]。在植物中，植物病毒又被称为植物癌症，能侵染几乎所有种类的植物，对农业生产构成重大风险。据报道，在各种作物中，约一半的突发传染病是由病毒引起的，病毒感染造成的损失约占作物总损失的 40% [2]。而其结构特殊，以及不具有通用的编码序列，使得对植物病毒的研究及防治都存在很大的难度。
传统的植物病毒检测方法主要包括：生物学鉴定法、电子显微镜技术[3]、酶联免疫吸附试验[4]、聚合酶链式反应（PCR）[5]、基因芯片[6]等。由于上述方法在使用时，需要提前对病原物的核酸序列、基因组结构特征、生物学特征等进行了解，不仅存在耗时长、灵敏度较低等问题，而且无法有效的检测那些未知的病毒。而在过去的几年里，二代测序技术（Next-generation sequencing，NGS）的出现，在没有任何先验知识的情况下，为植物病毒的检测和鉴定提供了一种强有力的替代方法，从而彻底改变了植物病毒的研究。二代测序技术能有效地克服上述检测方法的缺陷，在植物病毒检测中的应用中发挥重要作用。故本文将对二代测序技术及其在几种重要果蔬病毒检测中的流程、应用作系统的介绍。
- 二代测序技术
二代测序技术（next-generation sequencing，NGS），也称为“高通量测序技术”，与以Sanger等发明的双脱氧链终止法为代表的第一代测序技术相比较，NGS能快速、全面地分析复杂的核苷酸群体，且价格也相对低廉[7]。目前，二代测序技术主要包括Illumina/Solexa Genome Analyzer测序平台、Roche公司的焦磷酸测序技术（454测序）、ABI公司推出的寡聚物连接检测（SOLiD）测序技术、Complete Genomics公司的Blackbird测序以及半导体测序等五种测序技术[8]。由于不同的测序技术利用不同的测序原理，因此，每种测序平台均存在优缺点。目前市面上以Illumina公司的Solexa Genome Analyzer测序技术为主，其能测得的最长读长不仅能达到300bp，并且具有运作稳定、准确率较高、成本低等优势，这也使得其被广泛应用于短读长测序上。在二代测序的5种技术中，ABI公司推出的SOLiD平台准确率最高，在15倍覆盖率时其测序的误差率能降到0.001%以下，但最长读长仅能达到75bp，且耗费的时间较长[9]。
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