JIPB |​ 中国农科院深圳农业基因组研究所/南京农业大学成功开发新的低成本基因分型技术FBI-seq

全基因组基因型检测是现代育种过程中的重要工具。目前，虽然有多种技术可以进行全基因组基因型检测，但是，昂贵的价格限制了这些技术的广泛使用。此外，现有的DNA芯片等技术需要设计、制造芯片等前期成本投入，导致众多非主粮作物育种中，仍然缺乏全基因组基因型检测的有效方法。因此，开发低成本且物种通用的全基因组基因型检测技术，可以促进作物基因组选择育种的广泛应用，对我国种业振兴有重要的价值。

JIPB近日在线发表了中国农科院深圳农业基因组研究所常玉晓课题组、钱前院士团队和南京农业大学智海剑教授团队题为“A prolific and robust whole-genome genotyping method using PCR amplification via primer-template mismatched annealing”的方法学论文（https://doi.or‍g/10.1111‍/jip‍b.13395）。该研究发现，PCR扩增过程中的非特异性扩增并非杂乱无章，而是有其产生的规律；在此基础上，该研究通过增强而非抑制非特异性PCR扩增，开发了一种全新的低成本全基因组基因型检测方法FBI-seq（Foreground and Background Integrated genotyping by sequencing）。对于任意物种，FBI-seq只需要设计一条引物，通过引物与DNA模板间完美匹配（Primer-Template Perfect Annealing, PTPA）的扩增，可以检测前景基因位点的基因型；通过引物与DNA模板间不完美匹配（Primer-Template Mismatched Annealing, PTMA）的扩增，能够检测基因组上数万个背景位点。与现有技术相比，FBI-seq实验流程简单，物种通用，且无需前期成本投入，在基因组选择育种、尤其是非主粮作物的基因组选择育种方面有重要的应用前景。

非特异性扩增在PCR反应中普遍存在。传统观点一般认为，非特异性扩增是由引物在其同源或部分同源位点退火引起的，但这样的位点一般数量较少，人们可以通过优化引物序列、PCR反应体系等措施抑制非特异性扩增。但是，本研究意外发现，任意PCR引物，除了其PTPA位点外，在基因组上存在着数以万计的PTMA位点，且PTMA引发的扩增是稳定的、可重复的，FBI-seq技术的开发正是基于这一意外发现。

图1 FBI-seq技术流程及数据特征

FBI-seq不仅实现了利用一条引物对作物育种中的前景基因和遗传背景同时检测，节省了基因型检测的成本，提高了育种效率；而且，作为一种新的全基因组基因型检测技术，FBI-seq也有望在作物的真假品种鉴别、指纹图谱检测、种质资源鉴定、遗传图谱构建等领域中发挥重要作用。此外，本研究中发现的PCR非特异性扩增产生的规律及其成功应用，说明人们对PCR这一最常用的分子生物学技术，仍然有很多未知的地方。

中国农科院深圳农业基因组所常玉晓研究员、钱前院士和南京农业大学智海剑教授为本论文通讯作者。本项目得到了国家自然科学基金、江苏省现代作物生产协同创新中心等项目的资助。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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