外显子（exon）是真核生物基因的一部分，包含着合成蛋白质所需要的信息。全部外显子，称为“外显子组”（Exome）。外显子组测序（Exome sequencing）是指利用序列捕获技术将全基因组外显子区域DNA捕捉并富集后进行高通量测序的基因组分析方法。由于外显子组测序只需针对外显子区域的DNA即可，利用数百万的探针对复杂植物基因组中的编码序列进行覆盖，通过捕获富集方法简化了作为研究对象的序列，减少了基因组中的冗余序列，减少了对测序量的需求。因此远比进行全基因组序列测序更简便、经济、高效的多样性研究、基因性状研究、育种探索等。

目前，植物外显子测序已经在玉米、棉花、水稻等农作物的研究中得到成功应用。外显子组测序的应用越来越广泛主要有以下五个方面：外显子组测序可以快速、有效地发现突变；同时也可以不同品种材料间基因组多样性的研究；结合表型数据，利用算法挖掘决定某种性状相关的候选基因；以及利用植物全外显子组测序获得突变资源，构建种质资源突变库。还有其它一些植物疾病也应用外显子测序观察到高度相关的突变。

测序成本更低：相同的研究，采用外显子测序，成本可以降低将近一半

基因定位精准：针对特定植物研究设计捕获探针，快速定位遗传信息关键基因或突变位点

降低冗余数据：只是针对外显子以及启动子区域的测序，高效准确

深度搜索编码区域遗传信息

 目前已经在玉米，小麦等农作外外显子测序方面有着丰富的项目经验。

小麦反向遗传学资源库---EMS突变体

研究内容：

文章主要通过对两个小麦的EMS突变体库，包括1535份四倍体（Kronos）和1200份六倍体小麦材料（Cadenza），进行外显子捕捉测序并分析后，在基因水平上鉴定出了超过一千万的突变位点（平均每个单株存在2705或5351个位点），突变频率大约在35-40个SNP/Kb。对于单个基因来说，大约有23-24个突变位点造成了错义或提前终止。在鉴定突变位点的基础上，又对突变位点进行了注释。利用该突变体数据库，我们可以快速鉴定目标基因的突变体材料。

小麦外显子测序流程可概括如下图1：用EMS处理野生型（M0）种子，处理之后的种子称为M1代，M1代经过自交之后产生M2代种子，提取M2代植株的DNA和NimbleGen合作进行外显子捕捉测序。并针对测序覆盖度、野生材料中的杂合位点、高相似性区域等方面进行了优化具体操作步骤可参见文章及附件部分。

图1. 小麦EMS外显子测序

研究结果： 

该突变群体将为小麦功能基因组学提供一个宝贵的遗传资源，同时也为解析在人工或自然选择中被忽略掉的隐性突变提供帮助。通过对包含2735个EMS突变单株的群体进行外显子捕获测序，鉴定出了超过一千万个基因水平上的突变位点。这些突变材料目前正在用作改善小麦的营养品质、提高小麦籽粒大小或者用来寻找开花基因新的等位变异以提高小麦对环境变化的适应性等方面的研究。

 1.Krasileva K V, Vasquez-Gross H A , Howell T , et al. Uncovering hidden variation in polyploid wheat[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2017, 114(6):201619268.