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高通量扩增子测序通过克服片段长度分析的诸多局限，革新了微卫星（STR）分型，实现了更准确、更具成本效益且更标准化的基因分型。然而，尽管这类低模板和降解DNA样本在生态学与保护生物学研究中十分常见，专门针对利用高通量测序（HTS）开展此类样本STR分型而设计的方案仍然较为匮乏。我们提出了一种用于从头开发稳健STR多重检测面板的方法学，并配套建立了一套实验室流程，以使用低数量、低质量DNA样本实现高效且可靠的测序型STR分型。该流程包括：（i）一条自动化生物信息学流程，用于设计大量短四核苷酸标记，并针对降解和低模板DNA的多重扩增子测序进行优化；（ii）利用低数量/低质量模板DNA直接开展多重扩增体外高效优化的指导原则；以及（iii）一种文库制备流程，在DNA受限条件下既可提高低水平等位基因信号的检测能力，又能实现对STR扩增子测序质量的评估。 我们通过为三种大型食肉动物开发并验证STR面板展示了该方法：灰狼（Canis lupus）的44重面板、欧亚猞猁（Lynx lynx）的41重面板，以及棕熊（Ursus arctos）的30重面板。多重检测性能较高，≥91%的样本在≥50%的位点上成功完成分型（各面板中等位基因大小范围为28–110 bp），并被正确指派至已知个体；对照中噪声水平可忽略不计；同时具有很高的鉴别力（PIDsibs ≤ 2.4 × 1e-12），这也部分归因于15–50%位点中相同长度等位基因之间存在序列变异。该方法广泛适用于动物和植物物种、各种样本类型以及遗传监测等大规模分析。我们的研究进一步强化了STR扩增子测序在生态学和保护应用中的价值，同时强调了针对基于HTS的分型而专门定制的标记设计与实验室流程对于实现准确、高效应用的重要性。
高通量扩增子测序通过克服片段长度分析的诸多局限，革新了微卫星（STR）基因分型，使其能够实现更准确、更具成本效益且更标准化的基因分型。然而，尽管此类低模板和降解DNA样本在生态学与保护生物学背景中十分常见，专门针对低模板和降解DNA开展基于高通量测序（HTS）的STR基因分型方案仍然较为匮乏。我们提出了一种方法学，用于从头开发稳健的STR多重扩增面板，并配套建立了一套实验室流程，以实现对低数量、低质量DNA样本进行高效且可靠的测序型STR基因分型。该流程包括：（i）一条自动化生物信息学流程，用于设计大规模短四核苷酸重复标记，并针对降解和低模板DNA的多重扩增子测序进行优化；（ii）使用低数量/低质量模板DNA直接进行多重扩增体外高效优化的指导原则；以及（iii）一种文库制备流程，该流程在DNA受限条件下提高了低水平等位基因信号的检出能力，同时能够对STR扩增子测序质量进行评估。
我们通过为三种大型食肉动物开发并验证STR面板展示了该方法：针对灰狼（Canis lupus）的44重面板、针对欧亚猞猁（Lynx lynx）的41重面板，以及针对棕熊（Ursus arctos）的30重面板。多重扩增表现优异，其中≥91%的样本在≥50%的位点上成功完成基因分型（各面板的等位基因大小范围为28–110 bp），并被正确归属至已知个体；对照中的噪声水平可忽略不计；且具有很高的鉴别力（PIDsibs ≤ 2.4 × 10^-12），这也部分归因于在15–50%的位点上观察到相同长度等位基因之间的序列变异。该方法具有广泛适用性，可应用于动物和植物物种、广泛的样本类型以及遗传监测等大规模分析。我们的研究进一步证实了STR扩增子测序在生态学和保护生物学应用中的价值，同时强调了针对基于HTS的基因分型而定制标记设计和实验室工作流程对于实现准确、高效应用的重要性。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.20.745956v1?rss=1
🏷️ 微卫星分型 扩增子测序 低模板DNA 降解DNA 非侵入性基因分型 保护遗传学