一、服务概况
基因组学（Genomics）是研究生物体全部遗传物质（基因组）的结构、功能、进化及相互关系的学科。基因组学实验服务主要基于高通量测序（NGS）技术平台，对生物体基因组DNA进行规模化测序与分析，为生命科学研究、疾病诊断、动植物育种等领域提供全面的基因组信息。
根据研究对象和目的不同，基因组学服务主要分为以下技术路线：
1.全基因组从头测序（De novo）：无参考基因组的未知物种；不依赖参考序列，通过拼接组装获得该物种的全基因组序列图谱。
2.全基因组重测序（WGS/Resequencing）：有参考基因组的物种；通过与参考基因组比对，检测SNP、InDel、SV、CNV等变异信息。
3.全外显子组测序（WES）：人类疾病研究、大样本量筛查；仅针对外显子区域（约基因组1-2%），性价比高。
4.目标区域测序：特定基因或区域研究；针对特定基因组区域进行高深度测序。
5.全基因组甲基化测序（WGBS）：表观遗传学研究；全基因组范围内的DNA甲基化水平检测。
6.单细胞基因组测序：细胞异质性研究；在单细胞水平解析基因组信息。
7.宏基因组测序：微生物群落研究；对环境样品中微生物群体基因组进行分析。
8.基因组Survey：基因组特征初步评估 ；评估基因组大小、GC含量、杂合度及重复序列含量。
二、技术原理
基因组学实验的核心技术是高通量测序（NGS） ，主要采用“文库构建+上机测序+数据分析”的基本策略。
1.文库构建：将基因组DNA通过物理方法（超声波）随机打断成小片段DNA。根据研究目的，构建不同插入片段大小的测序文库，常见的插入片段包括180 bp、300 bp、500 bp、2 kb、5 kb、10 kb、20 kb等。在DNA片段两端连接测序接头，经PCR扩增后形成测序文库。
2.上机测序：采用Illumina等二代测序平台进行双末端测序（Paired-end，PE150）。对于全基因组重测序，总体测序深度通常为30×；对于De novo测序，为保障拼接准确性，通常需要70×以上的测序深度。
3.数据分析：测序产生的原始数据经过质控过滤后，根据研究目的进行不同的生物信息学分析——有参考基因组的物种通过与参考基因组比对，检测变异信息；无参考基因组的物种则通过序列拼接与组装，获得全基因组序列图谱。
三、服务流程与技术路线
基因组学服务的标准流程如下：
① 实验方案设计：根据研究目的确定测序策略、测序深度及样本数量。
② 样本采集与DNA提取：按标准操作规程采集样本，提取基因组DNA并进行质检。
③ 文库构建：根据测序策略构建相应的小片段或Mate-pair文库。
④ 上机测序：Illumina等平台进行双末端测序（PE150）。
⑤ 数据质控：过滤低质量数据，评估数据质量。
⑥ 数据分析：有参：比对参考基因组，检测变异；无参：序列拼接组装。
⑦ 结果交付：交付原始数据、分析结果及实验报告。
服务周期：
1.全基因组重测序（30X）：15-20个工作日
2.全基因组重测序（标准流程）：40-50个工作日
3.全外显子测序（100样本，50X）：约40个工作日
4.基因组Survey：约25-35个工作日
四、服务说明与样本要求
样本类型与送样量建议：
（一）全基因组重测序
1.DNA样品：≥1 μg
2.DNA浓度：≥30-50 ng/μL
3.DNA纯度：OD260/280=1.8-2.0
4.动物组织：≥200 mg
5.植物组织：≥500 mg
6.细胞：≥2×10⁶个
7.全血：≥400 μL（哺乳动物）
（二）全基因组De novo
1.DNA样品：小片段≥1 μg，Mate-pair 20-50 μg
2.DNA浓度：≥200 ng/μL
3.DNA纯度：OD260/280=1.8-2.0
（三）全外显子测序
1.DNA样品：≥1.5-6 μg
2.DNA浓度：50-200 ng/μL
3.DNA纯度：OD260/280=1.8-2.0
4.动物组织：≥50-100 mg
5.植物组织：≥2 g
6.细胞：≥2×10⁶个
7.全血：≥1-2 mL
样本质量要求：
1.基因组完整、无降解，电泳主带应大于23 kb且主带清晰，无弥散
2.无蛋白质、RNA或肉眼可见杂质污染
3.对于植物样品建议选取黑暗培养的黄化苗或嫩苗；动物样品应选择肌肉、血液等脂肪含量较少的组织
样本保存与运输要求：
1.DNA样品可短期-20℃保存，长期-80℃保存，避免反复冻融
2.组织/细胞样品液氮速冻后-80℃保存
3.干冰低温运输，确保样本不解冻
4.血液样品需EDTA抗凝，不可使用肝素
五、交付内容
1.原始数据：测序原始数据（fastq格式）
2.数据质控报告：Q20/Q30、GC含量、比对率等
3.基因组组装结果：Contig N50、Scaffold N50、基因组GC含量等（De novo测序）
4.变异检测结果：SNP/InDel calling及注释、CNV检测、SV检测
5.基因组注释：基因预测、功能注释、ncRNA注释、重复序列分析
6.比较基因组与进化分析：共线性分析、基因簇分析、进化关系分析
7.完整实验报告：含实验方法、试剂信息、仪器参数等
8.高级分析（可选）：群体遗传学分析、GWAS分析等
六、应用领域
1.物种基因组图谱构建：对新物种进行全基因组De novo测序，构建单碱基精度序列图谱
2.遗传变异与疾病研究：检测与精神类、心血管、代谢、免疫等疾病相关的遗传变异
3.群体遗传学与进化：研究物种的遗传结构、驯化机制与种群进化历史
4.动植物育种：鉴定与重要农艺性状相关的基因位点，为分子育种提供依据
5.全基因组关联分析（GWAS）：将基因组变异与表型性状进行关联分析
6.癌症基因组研究：识别驱动突变、融合基因等，为精准医疗提供依据
7.单基因/复杂疾病研究：外显子测序寻找孟德尔疾病、复杂疾病的致病基因
8.微生物群落研究：宏基因组测序分析环境样品中微生物多样性及功能
七、常见问题（FAQ）
Q1：全基因组De novo测序与重测序有什么区别？如何选择？
A：De novo测序适用于无参考基因组的物种，通过序列拼接组装从头构建该物种的全基因组序列图谱。重测序适用于已有参考基因组的物种，通过与参考基因组比对来检测变异信息。若研究物种尚无参考基因组或参考基因组质量较差，需选择De novo测序；若已有高质量参考基因组，选择重测序即可。
Q2：全基因组重测序需要多少测序深度？
A：常规全基因组重测序推荐30×测序深度。如需检测低频变异或进行更精细的结构变异分析，可适当提高至50×或更高。De novo测序通常需要70×以上以保证拼接准确性。
Q3：全基因组重测序与外显子组测序如何选择？
A：全基因组重测序覆盖全基因组范围，可检测非编码区、调控区等全基因组范围的变异，信息最全面，但成本较高。外显子组测序仅针对外显子区域（约占基因组的1-2%），可直接发现与蛋白质功能变异相关的遗传突变，性价比高，更适用于大样本量疾病及癌症样本分析。
Q4：基因组Survey是做什么的？什么情况下需要做？
A：基因组Survey是基于小片段文库低深度测序数据，通过K-mer分析评估基因组大小、GC含量、杂合度及重复序列含量等信息。在开展全基因组De novo测序前，建议先进行Survey，为后续测序组装策略的制定提供理论依据。
Q5：DNA样本质量对测序结果有什么影响？
A：DNA质量直接影响测序数据的质量。降解的DNA会导致文库构建失败或测序数据比对率低。DNA样品应满足：①无降解，电泳主带＞23 kb且无弥散；②无RNA和蛋白污染；③OD260/280在1.8-2.0之间。
Q6：基因组学实验的参考价格是多少？
A：实际价格因测序深度、数据量、样本数量等不同而异。
Q7：宏基因组测序需要多少数据量？是否必须做生物学重复？
A：宏基因组测序建议6G以上数据量，测序数据量越大，越有利于发现低频的基因信息。生物学重复虽非强制，但建议做3个或以上生物学重复，可避免取样误差，使统计结果更为可信。
