中国是一个粮食消费进口大国，为解决粮食短缺的压力，国内育种科学家一直致力于更高产量，更高质量的育种研究策略，育种产业的发展迄今为止已经逐渐走过了四个阶段：驯化育种，遗传育种、分子育种、设计育种，同时结合生命科学技术的不断发展，已逐步通过精准解析遗传信息，实现高效定向改良，加速育种进程。
在测序技术的不断发展中，DNBseq及SURFseq 等国产测序仪的强势崛起给国内育种科学家提供了多元选择：DNBseq主要基于DNBSEQ 技术（DNA纳米球测序技术），结合联合探针锚定聚合（cPAS）技术实现高通量测序；SURFseq基于“可逆末端终止测序法”技术路线，突破性推出TB级别桌面测序仪，缩短测序周期。目前，这两种二代测序技在作物育种中具有广泛的应用，显著提高育种效率、降低成本，并加速优良品种的培育。
SURFseq&DNBSEQ平台协助作物领域研究实例
文章题目：Improving Seed Shattering Resistance in Wild O. alta Rice with Mesoporous Silica Nanoparticle Delivery Systems[1]
中文题目：介孔二氧化硅纳米粒子递送系统提高野生稻种子易碎抗性
发表时间：2024.09
当前全球局势下气候的剧烈变化及人口进一步增长加剧了对粮食作物需求的增长，在农业中会利用野生稻对栽培水稻进行种质改良，这一过程的一个关键挑战是针对种子破碎的问题，种子破碎的物理结构是花梗中的脱落层（AL），其形成受环境因素和植物激素变化的影响，利用传统基因工程靶向种子破碎相关基因的沉默或敲除可以产生种子不破碎的表型，但是难免会对其他表型产生影响，因此本研究开发了一种利用纳米材料介孔二氧化硅纳米颗粒（MSNs）改进CRISPR-Cas系统的方法对靶基因进行沉默，这种MSN-siRNA递送系统可以作为一种灵活可逆的作物性状改良工具。而其中利用真迈测序平台SURFseq 5000进行转录组测序研究了MSN-siRNA递送系统中各种成分对植物的影响，结果表明了MSN-siRNA传递系统可能通过克服植物细胞屏障，包括细胞壁和膜，有效地传递siRNA并诱导特定的生理反应。
文章题目：The cellulose synthase-like G3 (CslG3) gene mediates polysaccharide synthesis and drought stress response in Dendrobium catenatum[2]
中文题目：类纤维素合酶G3（CslG3）介导铁皮石斛多糖合成和干旱胁迫反应
发表时间：2024.07
铁皮石斛（Dendrobium catenatum）是一种著名的观赏药用植物，具有增强免疫力、抗氧化作用，这些效应归因于生物活性次生代谢物的积累，包括多糖、类黄酮、生物碱、萜类化合物等，其中，多糖是铁皮石斛的主要活性成分，具有增强免疫力、降血糖、抗氧化、抗疲劳和抗肿瘤作用，因此，多糖含量是铁皮石斛的主要质量指标，葡甘露聚糖被认为是铁皮石斛茎中的主要多糖，甘露糖与葡萄糖的比例不同，导致每种葡甘露聚糖的功能存在较大差异。许多研究表明，CesA 基因调节甘露聚糖合成，此外，SUS 可以与 CesA 相互作用，为细胞壁合成提供 UDP-葡萄糖，类纤维素合酶（Csl）基因与 CesA 家族基因具有高度序列相似性，在甘露聚糖的生物合成中起着至关重要的作用，为了挖掘导致多糖含量差异的功能基因，本研究基于DNBSEQ测序平台，从两个多糖含量由显著差异品种的铁皮石斛转录组中鉴定了 Csl 基因家族，并研究了它们的物理化学性质和系统发育关系，又进一步确定了 DcCslG3b 在不同组织中的亚细胞定位和表达模式，此外，还测试了 DcCslG3b 介导的非生物胁迫反应是否有助于孤立叶片的水分流失率。
文章题目：Sequencing and analysis of complete chloroplast genomes of einkorn wheats Triticum sinskajae and Triticum monococcum accession k-20970[3]
中文题目：单粒小麦Triticum sinskajae和Triticum monococcum保藏号k-20970叶绿体全基因组测序与分析
发表时间：2024.01
单粒小麦包含一粒小麦（Triticum monococcum L.），野生一粒小麦(Triticum boeoticum Boiss.) 和乌拉尔图小麦(Triticum urartu)三种二倍体小麦，而辛斯卡娅小麦（Triticum sinskajae）也经常被认为是第四种单粒小麦，辛斯卡娅小麦可长到120厘米高，特征为软质的穗壳、较短但更密的穗、较大的小穗和发育较差的芒，光滑的光泽性穗壳等特征。辛斯卡娅小麦是一种研究较少的植物，很少被纳入禾本科族的系统发育研究中，因此对其核基因组和叶绿体基因组进行测序非常重要，研究其在黑麦属中的系统发育位置也非常有意义，然而目前还有不少科研人员认为将辛斯卡娅小麦作为一个独立物种缺少足够的证据，因此本次研究目标是测序并比较辛斯卡娅小麦和一粒小麦，以及野生一粒小麦的叶绿体基因组，以阐明黑麦的系统发育关系。本研究中基于真迈国产测序平台Genolab M对辛斯卡娅小麦和一粒小麦，以及野生一粒小麦的叶绿体基因组进行了测序，结果表明辛斯卡娅小麦可能是由于生殖隔离产生的一种独立物种，而不是一粒小麦的突变体。
DNBSEQ&SURFseq平台协助作物领域测试结果展示
自10年前DNBSEQ测序技术的国产基因测序仪BGISEQ-500发布以来，DNBSEQ系列测序平台已助力发表超1w+高质量文章，建立了国产测序仪的国际口碑，而近两年来，SURFseq作为国产测序仪的新秀，也以其低成本，通量高及优秀的数据表现逐渐受到科研人员的认可，以下是中国·44118太阳成城集团(股份)有限公司-Official Website基于SURFseq测序平台的测试数据结果展示
| 文库 | 物种 | 平台 | 原始产出（G） | 过滤有效率 | useQ30 | Mapped(%) | Unique_mapped | Conversion |
| Trans | 玉米 | NovaX | 8.57 | 94% | 94.53 | 88.1% | — | — |
| SURF | 8.60 | 97% | 95.98 | 89.1% | — |
— |
||
| WGS | 白菜 | NovaX | 87.54 | 95% | 93.92 | 98.6% | — | 91.01% |
| SURF | 92.97 | 96% | 95.47 | 98.8% | — | 91.23% | ||
| Lnc | 银杏 | NovaX | 21.39 | 94% | 93.95 | 95.18% | — | |
| SURF | 19.86 | 97% | 95.96 | 95.91% | — | |||
| WGBS | 西瓜 | NovaX | 87.54 | 95% | 93.92 | — | 38.84% | 99.58% |
| SURF | 92.97 | 96% | 95.47 | — | 41.31% | 99.61% |
真迈SURFSeq 5000与主流进口测序仪同批样本测试中数据表现
每种文库类型上机4-8个重复，下机统计数据质量与基础质控结果，可以看出SURFseq 5000测序结果整体产出数据高质量数据及有效数据比例更高，比对率覆盖度等指标与Nova X plus平台相比基本持平，数据质量稳定可靠。
Trans及LncRNA文库SURFseq 5000及Nova X plus平台各重复样本相关性统计，整体相关性在98%以上，数据分析结果与主流平台结果一致性较高。
甲基化DMR分析结果显示，SURFseq 5000 测序数据（Z007及Z008）鉴定DMR数要多于Nova X plus测序同批数据（B921-7及B921-8），且根据韦恩图统计结果来看，SURFseq 5000 测序两个重复样本重合的DMR较Nova X plus测序的两重复样本更多，测序结果一致性更好。实测数据显示：SURFseq能够完美复刻甚至优于国际主流平台的数据质量。
优种计划启动!基因科技助力中国粮仓升级
2025年，为了加速国产优质作物种质培育及推动优化国内粮食作物产业结构，中国·44118太阳成城集团(股份)有限公司-Official Website投放百万补贴正式启动【优种计划】! 该计划将聚焦水稻、小麦、大豆等粮食作物及棉花，油菜等经济作物，基于优质国产平台，覆盖基因组学、群体研究、转录表观组学等多种科研技术致力于构建国产种质资源基因数据库，为培育高产、抗逆、优质新品种提供精准导航。
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【参考文献】
1: Liu Z, Zhang J, Cai Y, Wang H, Luo M, Li J, Yu H, Meng X, Cao Y. Improving Seed Shattering Resistance in Wild O. alta Rice with Mesoporous Silica Nanoparticle Delivery Systems. Nano Lett. 2024 Sep 25;24(38):11823-11830. doi:10.1021/acs.nanolett.4c02297.
2:Hongyan Hou, Junxia Wu, Yu Zhang, Chenfei Lu, Wu Jiang, Yanghui Shen, Lanying Pan, Qingsong Shao, Aimin Lv,The cellulose synthase-like G3 (CslG3) gene mediates polysaccharide synthesis and drought stress response in Dendrobium catenatum,Scientia Horticulturae,https://doi.org/10.1016/j.scienta.2024.113514.
3:Kuluev, A., Kuluev, B., Mikhaylova, E. et al. Sequencing and analysis of complete chloroplast genomes of einkorn wheats Triticum sinskajae and Triticum monococcum accession k-20970. Genet Resour Crop Evol 71, 3347–3360 (2024). https://doi.org/10.1007/s10722-023-01843-x
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