PacBio's long-read sequencing technologies can be successfully used for a complete bacterial genome assembly using recently developed non-hybrid assemblers in the absence of second-generation, high-quality short reads. However, standardized procedures that take into account multiple pre-existing second-generation sequencing platforms are scarce. In addition to Illumina HiSeq and Ion Torrent PGM-based genome sequencing results derived from previous studies, we generated further sequencing data, including from the PacBio RS II platform, and applied various bioinformatics tools to obtain complete genome assemblies for five bacterial strains. Our approach revealed that the hierarchical genome assembly process (HGAP) non-hybrid assembler resulted in nearly complete assemblies at a moderate coverage of ~75x, but that different versions produced non-compatible results requiring post processing. The other two platforms further improved the PacBio assembly through scaffolding and a final error correction.
The human reference genome, maintained by the Genome Reference Consortium, is conceivably the most complete genome assembly ever, since its first construction. It has continually been improved by incorporating corrections made to the previous assemblies, thanks to various technological advances. Many currently-ongoing population sequencing projects have been based on this reference genome, heightening hopes of the development of useful medical applications of genomic information, thanks to the recent maturation of high-throughput sequencing technologies. However, just one reference genome does not fit all the populations across the globe, because of the large diversity in genomic structures and technical limitations inherent to short read sequencing methods. The recent success in de novo construction of the highly contiguous Asian diploid genome AK1, by combining single molecule technologies with routine sequencing data without resorting to traditional clone-by-clone sequencing and physical mapping, reveals the nature of genomic structure variation by detecting thousands of novel structural variations and by finally filling in some of the prior gaps which had persistently remained in the current human reference genome. Now it is expected that the AK1 genome, soon to be paired with more upcoming de novo assembled genomes, will provide a chance to explore what it is really like to use ancestry-specific reference genomes instead of hg19/hg38 for population genomics. This is a major step towards the furthering of genetically-based precision medicine.
The recent development of whole-genome sequencing technologies paved the way for understanding the genomes of microorganisms. Every whole-genome sequencing (WGS) project requires a considerable cost and a massive effort to address the questions at hand. The final step of WGS is data analysis. The analysis of whole-genome sequence is dependent on highly sophisticated bioinformatics tools that the research personal have to buy. However, many laboratories and research institutions do not have the bioinformatics capabilities to analyze the genomic data and therefore, are unable to take maximum advantage of whole-genome sequencing. In this aspect, this study provides a guide for research personals on a set of bioinformatics tools available online that can be used to analyze whole-genome sequence data of bacterial genomes. The web interfaces described here have many advantages and, in most cases exempting the need for costly analysis tools and intensive computing resources.
Brassica rapa is considered an ideal candidate to act as a reference species for Brassica genomic studies. Among the three basic Brassica species, B. rapa (AA genome) has the smallest genome (529 Mbp), compared to B. nigra (BB genome, 632 Mbp) and B. oleracea (CC genome, 696 Mbp). There is also a large collection of available cultivars of B. rapa, as well as a broad array of B. rapa genomic resources available. Under international consensus, various genomic studies on B. rapa have been conducted, including the construction of a physical map based on 22.5X genome coverage, end sequencing of 146,000 BACs, sequencing of >150,000 expressed sequence tags, and successful phase 2 shotgun sequencing of 589 euchromatic region-tiling BACs based on comparative positioning with the Arabidopsis genome. These sequenced BACs mapped onto the B. rapa genome provide beginning points for genome sequencing of each chromosome. Applying this strategy, all of the 10 chromosomes of B. rapa have been assigned to the sequencing centers in seven countries, Korea, UK, China, India, Canada, Australia, and Japan. The two longest chromosomes, A3 and A9, have been sequenced except for several gaps, by NAAS in Korea. Meanwhile a China group, including IVF and BGI, performed whole genome sequencing with Illumina system. These Sanger and NGS sequence data will be integrated to assemble a draft sequence of B. rapa. The imminent B. rapa genome sequence offers novel insights into the organization and evolution of the Brassica genome. In parallel, the transfer of knowledge from B. rapa to other Brassica crops would be expected.
As next-generation sequencing technologies have advanced, enormous amounts of whole-genome sequence information in various species have been released. However, it is still difficult to assemble the whole genome precisely, due to inherent limitations of short-read sequencing technologies. In particular, the complexities of plants are incomparable to those of microorganisms or animals because of whole-genome duplications, repeat insertions, and Numt insertions, etc. In this study, we describe a new method for detecting misassembly sequence regions of Brassica rapa with genotyping-by-sequencing, followed by MadMapper clustering. The misassembly candidate regions were cross-checked with BAC clone paired-ends library sequences that have been mapped to the reference genome. The results were further verified with gene synteny relations between Brassica rapa and Arabidopsis thaliana. We conclude that this method will help detect misassembly regions and be applicable to incompletely assembled reference genomes from a variety of species.
Next-generation sequencing (NGS) technologies have changed the process of genetic diagnosis from a gene-by-gene approach to syndrome-based diagnostic gene panel sequencing (DPS), diagnostic exome sequencing (DES), and diagnostic genome sequencing (DGS). A priori information on the causative genes that might underlie a genetic condition is a prerequisite for genetic diagnosis before conducting clinical NGS tests. Theoretically, DPS, DES, and DGS do not require any information on specific candidate genes. Therefore, clinical NGS tests sometimes detect disease-related pathogenic variants in genes underlying different conditions from the initial diagnosis. These clinical NGS tests are expensive, but they can be a cost-effective approach for the rapid diagnosis of rare disorders with genetic heterogeneity, such as the glycogen storage disease, familial intrahepatic cholestasis, lysosomal storage disease, and primary immunodeficiency. In addition, DES or DGS may find novel genes that that were previously not linked to human diseases.
Kim, Ji-Eun;Oh, Sang-Keun;Lee, Jeong-Hee;Lee, Bo-Mi;Jo, Sung-Hwan
Molecules and Cells
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v.37
no.1
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pp.36-42
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2014
The tomato (Solanum lycopersicum L.) is a model plant for genome research in Solanaceae, as well as for studying crop breeding. Genome-wide single nucleotide polymorphisms (SNPs) are a valuable resource in genetic research and breeding. However, to do discovery of genome-wide SNPs, most methods require expensive high-depth sequencing. Here, we describe a method for SNP calling using a modified version of SAMtools that improved its sensitivity. We analyzed 90 Gb of raw sequence data from next-generation sequencing of two resequencing and seven transcriptome data sets from several tomato accessions. Our study identified 4,812,432 non-redundant SNPs. Moreover, the workflow of SNP calling was improved by aligning the reference genome with its own raw data. Using this approach, 131,785 SNPs were discovered from transcriptome data of seven accessions. In addition, 4,680,647 SNPs were identified from the genome of S. pimpinellifolium, which are 60 times more than 71,637 of the PI212816 transcriptome. SNP distribution was compared between the whole genome and transcriptome of S. pimpinellifolium. Moreover, we surveyed the location of SNPs within genic and intergenic regions. Our results indicated that the sufficient genome-wide SNP markers and very sensitive SNP calling method allow for application of marker assisted breeding and genome-wide association studies.
Until now, rare disease studies have mainly been carried out by detecting simple variants such as single nucleotide substitutions and short insertions and deletions in protein-coding regions of disease-associated gene panels using diagnostic next-generation sequencing in association with patient phenotypes. However, several recent studies reported that the detection rate hardly exceeds 50% even when whole-exome sequencing is applied. Therefore, the necessity of introducing whole-genome sequencing is emerging to discover more diverse genomic variants and examine their association with rare diseases. When no diagnosis is provided by whole-genome sequencing, additional omics techniques such as RNA-seq also can be considered to further interrogate causal variants. This paper will introduce a description of these multi-omics techniques and their applications in rare disease studies.
In countries with FMD vaccination, as in Korea, typical clinical signs do not appear, and even in FMD positive cases, it is difficult to isolate the FMDV or obtain whole genome sequence. To overcome this problem, more rapid and simple NGS system is required to control FMD in Korea. FMDV (O/Boeun/ SKR/2017) RNA was extracted and sequenced using Ion Torrent's bench-top sequencer with amplicon panel with optimized bioinformatics pipelines. The whole genome sequencing of raw data generated data of 1,839,864 (mean read length 283 bp) reads comprising a total of 521,641,058 (≥Q20 475,327,721). Compared with FMDV (GenBank accession No. MG983730), the FMDV sequences in this study showed 99.83% nucleotide identity. Further study is needed to identify these differences. In this study, fast and robust methods for benchtop next generation sequencing (NGS) system was developed for analysis of Foot-and-mouth disease virus (FMDV) whole genome sequences.
Proceedings of the Korean Society of Crop Science Conference
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2017.06a
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pp.58-58
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2017
The advent of next generation sequencing technology has elicited plenty of sequencing data available in agriculturally relevant plant species. For most crop species, it is too expensive to obtain the whole genome sequence data with sufficient coverage. Thus, many approaches have been developed to bring down the cost of NGS. Genotyping-by-sequencing (GBS) is a cost-effective genotyping method for complex genetic populations. GBS can be used for the analysis of genomic selection (GS), genome-wide association study (GWAS) and constructing haplotype and genetic linkage maps in a variety of plant species. For efficiently dealing with plant GBS data, the TASSEL-GBS pipeline is one of the most popular choices for many researchers. TASSEL-GBS is JAVA based a software package to obtain genotyping data from raw GBS sequences. Here, we describe application of GBS and bioinformatics pipeline of TASSEL-GBS for analyzing plant genetics data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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