近日,，農(nóng)學(xué)院劉耀光/謝先榮團(tuán)隊(duì)在Molecular Plant發(fā)表了題為“SuperDecode: an integrated toolkit for analyzing mutations induced by genome editing”的研究論文,。該論文報(bào)道了基于Sanger測(cè)序、二代測(cè)序和三代測(cè)序技術(shù)對(duì)各種基因編輯樣品的不同類(lèi)型突變進(jìn)行高效檢測(cè)的方法和分析工具箱SuperDecode,。

　　基因組編輯技術(shù)已成為基因功能研究和遺傳操作的革命性工具,，廣泛應(yīng)用在生命科學(xué)的多個(gè)領(lǐng)域。隨著基因編輯技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用場(chǎng)景的多元化,，所產(chǎn)生的突變類(lèi)型更加多樣,，需要的檢測(cè)樣本數(shù)也在大幅度的增加，如何更加高效,、低成本的對(duì)編輯結(jié)果進(jìn)行鑒定已成為亟待解決的問(wèn)題,。目前對(duì)基因編輯材料的突變類(lèi)型鑒定，主要是通過(guò)Sanger測(cè)序和二代測(cè)序技術(shù)進(jìn)行檢測(cè),。然而,，Sanger測(cè)序無(wú)法檢測(cè)頻率低或類(lèi)型復(fù)雜的突變，并且受到通量低的限制,，使用Sanger測(cè)序?qū)Υ笠?guī)模樣本進(jìn)行檢測(cè)的成本較高,。基于二代測(cè)序的突變檢測(cè)技術(shù)提高了樣本突變檢測(cè)的通量，低頻率突變和復(fù)雜突變的檢測(cè)能力也高于Sanger測(cè)序,，但是,，由于讀長(zhǎng)短的特點(diǎn)，基因組大片段的插入,、刪除以及在一定區(qū)域內(nèi)多靶點(diǎn)編輯引起的結(jié)構(gòu)變異,，難以使用二代測(cè)序技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。

　　為滿足科研人員在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的檢測(cè)需求,，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一個(gè)全面,、綜合的基因編輯突變分析工具箱SuperDecode，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)利用不同測(cè)序平臺(tái)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行高效分析,，并且開(kāi)發(fā)了基于PCR構(gòu)建多樣本混合文庫(kù)的方法,。SuperDecode包含3個(gè)子軟件模塊：DSDecodeMS、HiDecode以及LaDecode,，分別對(duì)應(yīng)Sanger測(cè)序,、二代測(cè)序結(jié)果以及三代測(cè)序數(shù)據(jù)的解碼分析。其中,，DSDecodeMS是研究團(tuán)隊(duì)此前開(kāi)發(fā)的網(wǎng)頁(yè)版工具DSDecod/DSDecodeM的升級(jí)本地版,，添加了去除Sanger測(cè)序兩端低質(zhì)量序列的功能，同時(shí)解除了Sanger測(cè)序峰圖上傳數(shù)量的限制,，通過(guò)直接讀取靶點(diǎn)擴(kuò)增子的Sanger測(cè)序峰圖,，分析樣本的突變類(lèi)型。HiDecode能對(duì)添加特定barcode序列的多樣本混合文庫(kù)的二代測(cè)序文件進(jìn)行解碼,，實(shí)現(xiàn)多種類(lèi)型樣本的高通量突變分析,，包括二倍體、多倍體,、細(xì)胞系等,。同時(shí)，HiDecode中提供了96×96種特異性barcode序列,，理論上可一次性檢測(cè)多達(dá)9,216個(gè)樣本的突變類(lèi)型,。LaDecode則是基于單分子測(cè)序技術(shù)，對(duì)大片段的PCR擴(kuò)增子進(jìn)行高通量解碼分析的軟件,，利用三代測(cè)序技術(shù)序列讀長(zhǎng)較長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì),，LaDecode能夠識(shí)別目的區(qū)域中的各種復(fù)雜的突變，并區(qū)分檢測(cè)樣本的所有單倍型,，該工具特別適用于分析啟動(dòng)子區(qū)域飽和突變和平鋪刪除引起的結(jié)構(gòu)變異。

SuperDecode工具箱的分析模塊和功能

　　SuperDecode具有對(duì)用戶友好易用的自動(dòng)化操作界面,。此外,，HiDecode和LaDecode支持用戶自定義barcode序列構(gòu)建文庫(kù)或者是單樣本的測(cè)序文件，具有更加強(qiáng)大的靈活性,。除了檢測(cè)由基因編輯產(chǎn)生的突變,，也可以用于檢測(cè)自然遺傳變異,，用于基因分型等。

　　目前,，SuperDecode提供了Windows,、MacOS本地化界面版和Linux命令行版，以及網(wǎng)頁(yè)版,。用戶可以通過(guò)SuperDecode網(wǎng)頁(yè)（www.crispr-ge.com/superdecode/）或者GitHub（https://github.com/xiexr/SuperDecode）下載本地版的軟件包和使用手冊(cè),。此外，也可以通過(guò)我校夏瑞教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的TBtools-Ⅱ的插件商店使用,。用戶使用手冊(cè)提供了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟和軟件操作方法,，SuperDecode各模塊內(nèi)置了測(cè)試數(shù)據(jù)幫助用戶快速的熟悉軟件。

　　農(nóng)學(xué)院,、廣東省高等學(xué)校未來(lái)作物精準(zhǔn)育種基礎(chǔ)研究卓越中心,、亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室謝先榮副研究員和劉耀光院士，以及中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院陳程杰副研究員為論文的通訊作者,，第一作者為華南農(nóng)業(yè)大學(xué)李福權(quán)博士,。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)董小歐教授，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)劉向東教授和吳錦文副研究院,，薩斯喀徹溫大學(xué)馬興亮博士對(duì)論文提供了重要的指導(dǎo)和幫助,。該項(xiàng)目得到了農(nóng)業(yè)生物育種國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)和廣東省種業(yè)振興專(zhuān)項(xiàng)的資助。

　　相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.molp.2025.03.002 

文圖/農(nóng)學(xué)院