DNA高速测序技术及其应用

　　基因组包含了生物全部的遗传信息。获得生物体基因组的全部序列, 对于进行生物学研究,破解生命密码具有重要的意义。人类开展基因组测序的工作以来, 已经完成了人、大鼠、拟南芥、酵母、细菌等一系列生物的全基因组测序工作,大大推进了相关领域生物学研究的进展。人类基因组计划的巨大成功，极大改变了当前生物学及医学研究，而它的成功与过去几十年测序技术的快速发展是分不开的。

　　Sanger^[1] 发明的双脱氧链终止DNA 测序方法是整个测序计划的基础，其中四色荧光法[2]是经典基因组测序一直采取的方法。而此后该方法的并行化与自动化[3]则在加快了测序的速度同时也大大降低了测序的成本，开始了 DNA 测序的大规模应用。直到鸟枪法测序策略[4]提出，大规模的基因组测序技术才得以成熟。目前，人类基因组计划虽然已经完成[5]，但却遗留下了一些现有技术很难甚至无法完成的基因组序列^{[6- 7]} 。这部分DNA 在全基因组中所占的比例并不高，但是却有可能包含具有重要生物学意义的信息。另一方面，人类基因组计划完成后，基因组测序的需求不仅没有减少反而是增加了，更多的基因组需要测序，甚至今后的医学研究与疾病治疗要求针对个人进行个人基因组测序[7]，这就需要发展新一代的更廉价、更快速、更灵敏的测序技术[6]。传统的测序技术已很成熟，成本的下降和速度的提高也很有限，虽然相对于最初成本已下降很多，速度也提高很多，但仍无法满足今后测序的要求，唯有发展全新的技术与策略才有可能带来根本性的改变。

　　1 新型高速测序技术

　　自 2005 年开始，陆续出现了一系列的商业化新型高速测序技术，如以罗氏公司G S20 系统和FLX 系统为代表的焦磷酸测序技术、以Illum ina公司的SolexaG enom e AnalysisSystem 为代表的单分子阵列原位扩增测序，以及以ABI公司的SOLiD 测序仪为代表的支持寡核苷酸链接和检测的SOLiD 方法等。

　　1.1 以罗氏公司G S20 系统和FLX系统为代表的焦磷酸测序技术

　　该测序方法是以DNA扩增的乳胶系统和皮升大小焦磷酸为基础的测序方法[8 ]：在 DNA 聚合酶、ATP硫酸化酶、荧光素酶和双磷酸酶的协同作用下，将引物上每一个d NTP聚合与一次荧光信号释放偶联起来，通过检测荧光的释放和强度，达到实时测定DNA序列的目的。

　　此技术不需要荧光标记的引物或核酸探针，也不需要进行电泳，具有分析结果快速、准确、灵敏度高和自动化的特点，在遗传多态性分析、重要微生物的鉴定与分型研究，克隆检测和等位基因频率分析等方面具有广泛的应用。