美國能源部聯合基因組研究所（簡稱JGI）正在調整其測序技術，因其準備在2012財年產生超過47 Tb的DNA序列，其中一半以上的測序產量將用于其最大的用戶計劃，群體測序計劃（Community Sequencing Program，簡稱CSP）。

據JGI發言人David Gilbert 透露，JGI目前擁有8臺Illumina的HiSeq，2臺Illumina的MiSeq和1臺PacBio RS測序儀。該研究所剛剛淘汰了2臺羅氏454的儀器和5臺Illumina的GAIIx測序儀，并購進了第二臺RS系統，Gilbert表示，RS系統本周到貨，應該在下個月開始運行。

JGI的主管Eddy Rubin告訴《In Sequence》，由于JGI擴充了Illumina測序儀的隊伍，并利用PacBio RS加強其產生長讀取的能力，因此減少了對羅氏454儀器的依賴。他解釋道：“我們能夠用Illumina更經濟地開展多個應用，并且我們希望能夠用PacBio做之前羅氏（454測序儀）所做的許多事情。”

長讀取對許多項目而言仍然有優勢，包括那些過去從未鑒定的基因組或宏基因組的測序工作。Rubin表示，JGI計劃在多個長讀取應用中使用PacBio平臺，在這之前他們是使用羅氏454的測序技術。

Rubin談到：“我們的重點之一是de novo測序。對于de novo測序，我們之前不了解其基因組——如宏基因組環境、真菌、植物等——長讀取確實是一個優勢，因此PacBio的確有幫助。”

盡管目前利用PacBio測序的成本仍相對較貴，但他表示，PacBio RS的長讀長和所產生的錯誤的特點很吸引人。

 “PacBio從通量角度而言，成本不便宜，這是它目前的一個缺點，但它的長讀長確實很棒，”Rubin解釋道。“另外它產生的錯誤是隨機錯誤的——看起來可以很好的覆蓋不同GC含量的基因組區域（高GC和低GC區域）。”

不過JGI的大多數測序工作仍將使用Illumina的機器進行（相對PacBio來說，Illumina現階段的測序成本更低），Rubin稱之為“干了大部分活的主力軍”。

41個新計劃

JGI上周宣布，它已經從參與其2012群體測序計劃的152名申請者中挑選出41個研究項目。

這家位于加州Walnut Creek的基因組學機構為CSP選中的項目提供測序服務和分析協助，Rubin解釋道。對他們而言，參與研究者必須能夠證明，他們具有金融手段使項目的其他方面得以實現，包括采集樣本和JGI所提供的數據處理的資金。

Rubin告訴《In Sequence》，符合資格的項目是那些涉及生物圈幾乎每個方面的項目，除生物醫學外，包括過去從未鑒定的基因組、植物-微生物相互作用，及微生物群落研究。

批準在2012年開展的41個項目涉及方方面面，從旨在充實生命之樹各分支的基因組測序研究，到與生物修復和/或生物能源生產相關的宏基因組研究。

除了DNA測序，一些CSP計劃還將包括RNA測序，它們旨在評估基因表達或宏轉錄組。

2012 CSP計劃的一部分將涉及特定物種的全基因組測序，包括一項由俄勒岡州立大學和加州大學河濱分校的研究人員領導的研究，它將對大約1,000種真菌基因組進行測序，以便為577個真菌家族中的每一個建立兩個或更多的參考基因組。

除此之外，2012 CSP計劃中的許多是旨在了解群落基因組學以及特定環境中物種之間的相互作用，而不是單個基因組，Rubin解釋道。

例如，CSP大型計劃之一，由北卡羅萊納大學研究人員Jeff Dangl領導的研究小組正在尋找植物之間的相互作用，如擬南芥、玉米或生物能源作物芒草，以及圍繞這些植物根部的跟際微生物群落。

Rubin表示：“在未來某個時候，我們希望通過引進某個微生物群落來改善植物生長。過去，基因組學在很大程度上是了解一種微生物或一棵樹。現在是要了解它們的相互作用。”

總體而言，預計JGI在2012財年產生的序列中的~55%是用于CSP計劃。剩余的測序能力將投入到美國能源部的生物能源研究中心、JGI Director的科學計劃、低劑量輻射研究計劃，及國際合作生物多樣性小組（ICBG）計劃。

具體來說，JGI明年將產生47.1 Tb堿基，其中大約30%將用在生物能源研究中心，這是美國能源部資助的研究中心，致力于將生物質轉化成生物能源。JGI Director的科學計劃已分配10%，而低劑量輻射研究計劃和ICBG計劃將占據剩余的5%。

30倍的增加

在2009年之前，JGI主要依賴Sanger測序來開展CSP及其他計劃（詳見IS 7/11/2008）。從那時起，該研究所已逐步轉向新一代測序平臺。

Gilbert提到，近幾年來，通過采用高通量測序技術，JGI已實現測序產量的巨大增長：在2009-2011年間，研究所的測序產量已提高近30倍，而經費仍保持在約7,000萬美元。

特別是CSP，2012年的測序產量有望達到2011年的4-5倍。

Rubin表示：“所有宏基因組計劃正在越變越大。”

 “在Sanger（測序）時，宏基因組計劃是數千萬個堿基對。如今我們的宏基因組計劃有萬億個堿基。”他補充道。

為了處理它所產生的海量序列數據，JGI開始利用伯克利超級計算機構來儲存和分析序列數據，此機構也被稱為國家能源研究科學計算中心（NERSC）。Rubin談到，為此，JGI正將基因組算法轉化成一種能與NERSC的高性能計算硬件兼容的格式。

他提到，除了DNA和RNA測序能力，該中心還在開發其他測序相關的能力，包括從那些無法培養的單個微生物細胞中擴增DNA并測序的技術 – 此技術將實現一些項目，在對指定微生物群落進行宏基因組測序的同時，對同一環境中的微生物進行單細胞測序。

 “JGI過去主要提供序列分析，而我們將逐步提供其他東西：我們提供單細胞基因組學，我們有一個小DNA合成計劃，”Rubin談到。“我們正逐步提供其他各種能力，開始成為一個新一代基因組中心。”