中大新聞網(wǎng)訊（通訊員張鵬）重建快速分化類群的演化歷史一直都是系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)研究所面臨的挑戰(zhàn)之一。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，解決這類挑戰(zhàn)不僅需要分析基因組級(jí)別的數(shù)據(jù)，還需要同時(shí)分析不同類型的數(shù)據(jù)，如編碼數(shù)據(jù)和非編碼數(shù)據(jù)。目標(biāo)序列捕獲技術(shù)是收集上述數(shù)據(jù)的有效策略。目前大多數(shù)的序列捕獲方法均是使用定制的探針集，這需要研究人員根據(jù)目標(biāo)類群的基因組序列設(shè)計(jì)探針，隨后由公司合成這些探針。然而，定制合成一套探針集的整個(gè)過程既耗時(shí)（至少6周）又昂貴（每個(gè)捕獲反應(yīng)花費(fèi)約1300元人民幣），更重要的是，許多非模式生物類群缺少可用的基因組資源來設(shè)計(jì)探針。
對此，中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院張鵬教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于自制全長cDNA探針的序列捕獲方法 (Full length cDNA capture; FLc-Capture) 來同時(shí)收集編碼和非編碼的系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)數(shù)據(jù)（實(shí)驗(yàn)流程見圖1，數(shù)據(jù)分析流程見圖2）。FLc-Capture方法只需要研究者從目標(biāo)類群中挑選一個(gè)常見物種作為探針制備物種，并從中提取高質(zhì)量的mRNA，然后以此為模板合成生物素化的全長cDNA作為捕獲探針。這種探針制備策略直接跳過了探針設(shè)計(jì)與合成的步驟，使研究人員可以在不需要基因組數(shù)據(jù)和商業(yè)探針合成的情況下，為任意一類生物制備一套捕獲探針集，具有高度的靈活性，且特別適合非模式生物的研究。利用該方法制備一套全長cDNA探針的總時(shí)長不超過3天，每個(gè)捕獲反應(yīng)的花費(fèi)不足10元，這比定制合成一套探針集更經(jīng)濟(jì)、省時(shí)。為了證明FLc-Capture方法的實(shí)用性，研究團(tuán)隊(duì)利用榕蛇的mRNA制備了全長cDNA探針，然后利用這些探針成功地從24個(gè)游蛇物種和12個(gè)遠(yuǎn)緣蛇類樣本中捕獲到數(shù)千條編碼和非編碼序列。所有測試樣本的平均捕獲效率可達(dá)到35%，不亞于商業(yè)合成探針的捕獲效果。基于這些捕獲數(shù)據(jù)，研究者構(gòu)建了兩個(gè)系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)數(shù)據(jù)集來研究游蛇科的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，其中數(shù)據(jù)集1包含了1,075個(gè)編碼基因位點(diǎn)（總長度~817,000 bp），數(shù)據(jù)集2包含了1,948個(gè)非編碼基因位點(diǎn)（總長度~111,400 bp）。最終這兩個(gè)數(shù)據(jù)集推斷出了高度相似且解析度良好的游蛇科系統(tǒng)發(fā)育樹，其中有85%的節(jié)點(diǎn)具有>95%的自展值。上述實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果表明，F(xiàn)Lc-Capture是一種靈活、快速、經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)序列捕獲方法，它可以同時(shí)收集編碼和非編碼的系統(tǒng)基因組學(xué)數(shù)據(jù)集，特別有助于研究生命之樹中的困難進(jìn)化問題。
圖1：FLc-Capture的實(shí)驗(yàn)流程
圖2：FLc-Capture的數(shù)據(jù)分析流程
近日，該成果以“Simultaneously Collecting Coding and Noncoding Phylogenomic Data Using Homemade Full-length cDNA Probes, Tested by Resolving the High-level Relationships of Colubridae”為題發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊Frontiers in Ecology and Evolution上。張鵬教授為該項(xiàng)工作的通訊作者，李佳璇博士后為該文第一作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。
張鵬教授團(tuán)隊(duì)近年來在基于自制探針獲取分子系統(tǒng)學(xué)數(shù)據(jù)的方法學(xué)研究上佳績不斷，除了FLc-Capture方法外，該團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了以PCR技術(shù)為核心的擴(kuò)增子捕獲技術(shù)和適用于解析低階元系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的AFLP基因組捕獲技術(shù)等。這些數(shù)據(jù)收集策略的上手難度并不高，一般的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室都可以嘗試，一旦掌握這些技術(shù)后，實(shí)驗(yàn)室便能夠自主性、規(guī)模性地開展相關(guān)的分子系統(tǒng)學(xué)研究。
