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Rapid, multiplexed, whole genome and plasmid sequencing of foodborne pathogens using long-read nanopore technology.
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2019-11-08 , DOI: 10.1038/s41598-019-52424-x
Tonya L Taylor 1, 2 , Jeremy D Volkening 3 , Eric DeJesus 2 , Mustafa Simmons 2 , Kiril M Dimitrov 1, 4 , Glenn E Tillman 2 , David L Suarez 1 , Claudio L Afonso 1, 3
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2019-11-08 , DOI: 10.1038/s41598-019-52424-x
Tonya L Taylor 1, 2 , Jeremy D Volkening 3 , Eric DeJesus 2 , Mustafa Simmons 2 , Kiril M Dimitrov 1, 4 , Glenn E Tillman 2 , David L Suarez 1 , Claudio L Afonso 1, 3
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U.S. public health agencies have employed next-generation sequencing (NGS) as a tool to quickly identify foodborne pathogens during outbreaks. Although established short-read NGS technologies are known to provide highly accurate data, long-read sequencing is still needed to resolve highly-repetitive genomic regions and genomic arrangement, and to close the sequences of bacterial chromosomes and plasmids. Here, we report the use of long-read nanopore sequencing to simultaneously sequence the entire chromosome and plasmid of Salmonella enterica subsp. enterica serovar Bareilly and Escherichia coli O157:H7. We developed a rapid and random sequencing approach coupled with de novo genome assembly within a customized data analysis workflow that uses publicly-available tools. In sequencing runs as short as four hours, using the MinION instrument, we obtained full-length genomes with an average identity of 99.87% for Salmonella Bareilly and 99.89% for E. coli in comparison to the respective MiSeq references. These nanopore-only assemblies provided readily available information on serotype, virulence factors, and antimicrobial resistance genes. We also demonstrate the potential of nanopore sequencing assemblies for rapid preliminary phylogenetic inference. Nanopore sequencing provides additional advantages as very low capital investment and footprint, and shorter (10 hours library preparation and sequencing) turnaround time compared to other NGS technologies.
中文翻译:
使用长期读取的纳米孔技术,对食源性病原体进行快速,多路复用的全基因组和质粒测序。
美国公共卫生机构已采用下一代测序(NGS)作为在暴发期间快速识别食源性病原体的工具。尽管已知已建立的短读NGS技术可提供高度准确的数据,但仍需要长读测序来解析高度重复的基因组区域和基因组排列,并关闭细菌染色体和质粒的序列。在这里,我们报告使用长时间读取的纳米孔测序来同时对肠沙门氏菌亚种的整个染色体和质粒进行测序。肠球菌Bareilly和大肠杆菌O157:H7。我们在使用公开可用工具的自定义数据分析工作流程中开发了一种快速,随机的测序方法,并结合了从头基因组组装。在使用MinION仪器进行的短短四个小时的测序运行中,我们获得的全长基因组与相应的MiSeq参考文献相比,沙门氏菌Bareilly的平均同一性为99.87%,大肠杆菌的平均同一性为99.89%。这些仅纳米孔的组件提供了有关血清型,毒力因子和抗菌素耐药基因的现成信息。我们还证明了纳米孔测序组件用于快速初步系统发生推断的潜力。与其他NGS技术相比,纳米孔测序还具有其他优点,例如非常低的投资成本和占地面积,以及更短的(10小时的文库制备和测序)周转时间。这些仅纳米孔的组件提供了有关血清型,毒力因子和抗菌素耐药基因的现成信息。我们还证明了纳米孔测序组件用于快速初步系统发生推断的潜力。与其他NGS技术相比,纳米孔测序还具有其他优势,例如非常低的投资成本和占地面积,以及更短的(10小时的文库制备和测序)周转时间。这些仅纳米孔的组件提供了有关血清型,毒力因子和抗菌素耐药基因的现成信息。我们还证明了纳米孔测序组件用于快速初步系统发生推断的潜力。与其他NGS技术相比,纳米孔测序还具有其他优势,例如非常低的投资成本和占地面积,以及更短的(10小时的文库制备和测序)周转时间。
更新日期:2019-11-08
中文翻译:
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使用长期读取的纳米孔技术,对食源性病原体进行快速,多路复用的全基因组和质粒测序。
美国公共卫生机构已采用下一代测序(NGS)作为在暴发期间快速识别食源性病原体的工具。尽管已知已建立的短读NGS技术可提供高度准确的数据,但仍需要长读测序来解析高度重复的基因组区域和基因组排列,并关闭细菌染色体和质粒的序列。在这里,我们报告使用长时间读取的纳米孔测序来同时对肠沙门氏菌亚种的整个染色体和质粒进行测序。肠球菌Bareilly和大肠杆菌O157:H7。我们在使用公开可用工具的自定义数据分析工作流程中开发了一种快速,随机的测序方法,并结合了从头基因组组装。在使用MinION仪器进行的短短四个小时的测序运行中,我们获得的全长基因组与相应的MiSeq参考文献相比,沙门氏菌Bareilly的平均同一性为99.87%,大肠杆菌的平均同一性为99.89%。这些仅纳米孔的组件提供了有关血清型,毒力因子和抗菌素耐药基因的现成信息。我们还证明了纳米孔测序组件用于快速初步系统发生推断的潜力。与其他NGS技术相比,纳米孔测序还具有其他优点,例如非常低的投资成本和占地面积,以及更短的(10小时的文库制备和测序)周转时间。这些仅纳米孔的组件提供了有关血清型,毒力因子和抗菌素耐药基因的现成信息。我们还证明了纳米孔测序组件用于快速初步系统发生推断的潜力。与其他NGS技术相比,纳米孔测序还具有其他优势,例如非常低的投资成本和占地面积,以及更短的(10小时的文库制备和测序)周转时间。这些仅纳米孔的组件提供了有关血清型,毒力因子和抗菌素耐药基因的现成信息。我们还证明了纳米孔测序组件用于快速初步系统发生推断的潜力。与其他NGS技术相比,纳米孔测序还具有其他优势,例如非常低的投资成本和占地面积,以及更短的(10小时的文库制备和测序)周转时间。