众所周知，纳米孔测序技术是一种基于电信号检测的单分子测序方法，通过纳米孔蛋白上电流的变化来识别碱基。而染色体构象捕获技术（3C技术）是一种用于研究基因组三维结构的方法，它能让研究者了解DNA在细胞内的空间组织，即哪些DNA区域在物理上相互接近，这些区域可能参与基因调控和表达。两者碰撞的火花诞生了全新的“Pore-C”测序技术。今天，让我们共同揭开Pore-C技术的神秘面纱，见证其在动植物基因组中的妙用！
文献一
Haplotype-resolved genome assembly and resequencing provide insights into the origin and breeding of modern rose
发表期刊：Nature Plants
研究物种：现代玫瑰
主要结论：现代玫瑰是一种近期形成的种间杂交种，已成为最重要和最广泛种植的观赏植物之一。本研究报告了四倍体现代玫瑰品种“Samantha”（‘JACmantha’）的单倍型解析染色体水平基因组组装以及涉及各种野生种和古老与现代品种的 233 个玫瑰种质的基因组变异图谱。“Samantha”的同源染色体上存在频繁的同源染色体交换。种群基因组分析和基因组组成分析揭示了野生玫瑰种对现代玫瑰的贡献，并突出了大马士革玫瑰（R. odorata）及其衍生品种在形成现代玫瑰基因组结构方面的重要性，就像老粉红（R. chinensis ‘Old Blush’）一样。此外，研究人员还识别了与现代玫瑰育种中主要农艺性状选择消除作用，包括持续开花、双花、开花衰老和抗病性等。这项研究为深入了解现代玫瑰起源和育种历史的遗传基础提供了见解，并为玫瑰改良提供了前所未有的基因组资源。
Pore-C技术应用方法：使用Pore-C reads将contig组装成28个假染色体。首先使用Cooler分析contig上的DpnII限制性位点，再将Pore-C与contig进行比对，并进行片段注释和成对接触矩阵的生成，成对接触矩阵用于使用LACHESIS锚定contig。为了识别组装染色体中的潜在坍塌区域，将PacBio HiFi读段与组装基因组进行比对。基于比对结果，使用mosdepth计算组装中每个100 kb非重叠窗口的比对深度。深度大于100×（是正常深度50×的两倍）的基因组区域被识别为潜在坍塌区域。然后将组装的contig与这些区域进行比对，生成相应的contig，再使用HiCUP 将它们重新锚定到染色体上。最终，使用 JuiceBox进行人工校正，得到28条等位基因分辨率的染色体。
图1 Pore-C、Hi-C辅助挂载热图对比
图2 7号同源染色体之间的 Pore-C 信号
文献二
Gapless assembly of complete human and plant chromosomes using only nanopore sequencing
发表期刊：Genome Research
研究物种：人、番茄、玉米
主要结论：ONT“Duplex”测序reads，可对 DNA 双链进行测序以提高质量，可实现每个碱基的高准确率。为了评估这种新型数据类型，我们为三个广泛研究的基因组（人类 HG002、番茄 Solanum lycopersicum Heinz 1706 和玉米 Zea mays B73）生成了 ONT Duplex 数据。对于二倍体HG002 基因组，还使用了“Pore-C”技术对单倍型基因组进行分相组装。
发现 Duplex 数据的准确率与 HiFi 测序相似，但读长更长，而 Pore-C 数据与现有的二倍体组装算法兼容。这种读长和准确率的组合能够构建高质量的初始基因组，可以使用超长读长进一步解析，最终使用 Pore-C 分相成染色体规模的单倍型。生成的基因组具有超过 99.999% 的碱基准确率（Q50）和近乎完美的连续性，大多数染色体组装成单个连续片段。有可能为完整基因组的重建提供单仪器解决方案。
Pore-C技术应用方法：分别对50X Duplex/30X ONT UL及70X Duplex数据进行分相组装（50X Pore-C），其使用了Verkko中的GFAse，并将其结果与trio生成的分相单倍型基因组进行了结果比对，发现具有相似的scaffold、QV、基因组完整性和达成T2T的染色体数量。在这两种情况下，基因组都实现了近30条T2Tcontig，大约一半的染色体达到了T2T 水平。
表1 人类基因组 HG002 组装结果比较
表2 2024年部分应用Pore-C技术文章汇总
诺禾致源三代测序产品部
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参考文献：
[1] Zhang, Z., Yang, T., Liu, Y. et al. Haplotype-resolved genome assembly and resequencing provide insights into the origin and breeding of modern rose. Nat. Plants 10, 1659–1671 (2024).
[2] Koren S, Bao Z, Guarracino A, et al. Gapless assembly of complete human and plant chromosomes using only nanopore sequencing.bioRxiv [Preprint]. 2024 Mar 19:2024.03.15.585294. doi: 10.1101/2024.03.15.585294. Update in: Genome Res. 2024 Nov 6. doi: 10.1101/gr.279334.124. PMID: 38529488; PMCID: PMC10962732.
