【成功案例】SLAF遺傳圖譜上新啦！

小編掐指一算，好久沒(méi)有和大家分享SLAF遺傳圖譜的文章了，今天，小編帶來(lái)百邁客與客戶(hù)合作發(fā)表的兩篇遺傳圖譜的成功案例，給大家嘗嘗鮮圖片

案例一：蘋(píng)果F1群體高密度遺傳圖譜的構(gòu)建與相關(guān)性狀的QTL分析

合作單位：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)

發(fā)表時(shí)間：2021.09

材料與方法

群體構(gòu)建：‘Y-2’（Malusdomestica）בDanxia’（Malus baccata）雜交構(gòu)建的F1群體

性狀調(diào)查：株高 (PH)、樹(shù)干直徑 (TD)、總花數(shù) (TF)、分支花數(shù) (BF)

測(cè)序技術(shù)：SLAF-seq

圖譜構(gòu)建：HighMap

QTL定位：mapQTL

研究結(jié)果

4個(gè)表型性狀評(píng)估

在2015-2017年，對(duì)F1群體的4個(gè)表型性狀進(jìn)行了評(píng)估，其中，PH是通過(guò)用尺子測(cè)量從地面到樹(shù)冠頂部的方式來(lái)調(diào)查；TD是記錄移接處上方10cm的直徑；TF和BF是計(jì)算總花數(shù)和分支花數(shù)。此外，相關(guān)性分析顯示，PH和TD呈顯著正相關(guān)（r>0.74, p<0.01）。

SLAF測(cè)序與基因分型

對(duì)雙親和150個(gè)F1子代進(jìn)行SLAF建庫(kù)測(cè)序，雙親共獲得2.28GB的數(shù)據(jù)量，每個(gè)子代獲得～554Mb的數(shù)據(jù)量，數(shù)據(jù)質(zhì)控顯示～93.42%的reads質(zhì)量值達(dá)到或超過(guò)Q30；親本及子代的平均測(cè)序深度分別為15.57×（母本）、16.9×（父本）和6.28×（子代），共開(kāi)發(fā)出337,249個(gè)SLAF標(biāo)記，其中，132,722是多態(tài)性標(biāo)記，在這些多態(tài)性標(biāo)記中，36,829個(gè)標(biāo)記被成功分成8種基因型（(ab × cd, aa × bb, ab × cc, cc×ab, ef × eg, hk × hk, lm × ll 和 nn × np) ，由于雙親均為雜合種，進(jìn)而利用除aa × bb基因型外的7種標(biāo)記（16,126）用于后續(xù)的圖譜構(gòu)建。

蘋(píng)果17條染色體的SLAF多態(tài)性標(biāo)記分布

遺傳圖譜構(gòu)建

最后，利用HighMap將5113個(gè)高質(zhì)量SLAF標(biāo)記用于遺傳圖譜構(gòu)建，其中，雌性圖譜包含2622個(gè)SLAF標(biāo)記，總圖距1666.35cM。雄性圖譜包含3033個(gè)SLAF標(biāo)記，總圖距為1197.52cM。中性圖譜包含5064個(gè)SLAF標(biāo)記，形成17條連鎖群，總圖距為1494.65cM，平均圖距為0.36cM。在該圖譜中，有189個(gè)SLAF標(biāo)記在11個(gè)連鎖群中存在偏分離，包含112個(gè)SLAF標(biāo)記的LG7標(biāo)記偏分離率*高。在LG1、LG2、LG3、LG6、LG12和LG16中均未出現(xiàn)偏分離現(xiàn)象。并對(duì)以上圖譜進(jìn)行了單體來(lái)源評(píng)估、熱圖評(píng)估和共線性評(píng)估，結(jié)果表明該圖譜是高質(zhì)量的評(píng)估遺傳圖譜。

QTL定位

為了檢測(cè)F1群體中與4個(gè)性狀相關(guān)的位點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行QTL分析。對(duì)于PH，結(jié)合3年的表型，在11號(hào)染色體上共鑒定到5個(gè)QTLs（qPH15-1, qPH16-1, qPH15-2, qPH16-2和qPH17），這些QTLs對(duì)表型變異的解釋范圍為17.20% ~ 22.40%。對(duì)于TD，共定位到6個(gè)QTLs（qTD15-1, qTD16-1, qTD17-1, qTD15-2, qTD16-2和qTD17-2），均位于11號(hào)染色體上，對(duì)表型變異解釋范圍為14.00～20.80%，PH與TD定位結(jié)果相重疊，均位于兩個(gè)QTL簇，該結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了PH和TD在表型上呈顯著正相關(guān)。對(duì)TF，定位到2個(gè)QTLs（qTF15-1和qTF15-2），分別位于2和4號(hào)染色體上，解釋表型變異率分別為8.80%和9.20%；另外，還定位到1個(gè)BF相關(guān)的QTL qBF15，可以解釋34.80%的表型變異。qTF15-2和qBF15在4號(hào)染色體被定位到同一個(gè)染色體區(qū)間內(nèi)。

‘Y-2’בDanxia’ F1群體中四種表型的QTL分析

案例二：利用R1R1 × R6R6群體進(jìn)行蘋(píng)果紅肉位點(diǎn)的連鎖定位和QTL定位

合作單位：西北農(nóng)林科技大學(xué)

發(fā)表時(shí)間：2021.09

材料與方法

群體構(gòu)建：‘Fuji’（非紅肉，攜帶純合的R1R1等位基因）和‘Red3’（深紅色的果肉，攜帶純合的R6R6等位基因）構(gòu)建的F1群體，包含168個(gè)單株（攜帶雜合的R1R6等位基因）；

性狀調(diào)查：采集成熟果肉進(jìn)行矢車(chē)菊素半乳糖苷（cyanidin-3-galactoside）濃度測(cè)量，每株3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)5個(gè)果實(shí)；

測(cè)序技術(shù)：SLAF-seq

圖譜構(gòu)建：Joinmap

QTL定位：MapQTL

研究結(jié)果

F1群體表型評(píng)估

矢車(chē)菊素半乳糖苷是紅果肉蘋(píng)果中的主要紅色素，作者首先對(duì)F1群體的矢車(chē)菊素半乳糖苷濃度進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)它們的分布傾向于低濃度的矢車(chē)菊素半乳糖苷，共有139個(gè)分離個(gè)體顯示出低水平的矢車(chē)菊素半乳糖苷濃度，并且個(gè)體之間表現(xiàn)出顯著的差異。

分離群體的SNP基因分型

SLAF測(cè)序共獲得108.49Gb的數(shù)據(jù)，Q30為94.07%，GC含量為40.32%。其中，母本的測(cè)序數(shù)據(jù)量為9.69Gb（12.92×），父本的測(cè)序數(shù)據(jù)量為9.35Gb（12.47×）；F1群體的SLAF標(biāo)簽數(shù)量為152,603個(gè)，多態(tài)性SLAF標(biāo)簽為120,974個(gè)；共鑒定出7,997,517個(gè)SNPs，其中，成功將8599個(gè)有效SNPs分成4種基因型（ef × eg, hk × hk, lm × ll, 和nn × np）。

蘋(píng)果遺傳圖譜構(gòu)建

經(jīng)過(guò)人工篩選后，有969個(gè)SNPs無(wú)法定位到連鎖群或者存在偏分離，最終有7630個(gè)SNPs用于構(gòu)建遺傳圖譜。母本和父本的上圖標(biāo)記分別有3903個(gè)和3925個(gè)。對(duì)于母本‘Fuji’遺傳圖譜，每個(gè)連鎖群的SNP數(shù)量范圍是為108 ~ 366個(gè)，平均為231個(gè)，每個(gè)連鎖群遺傳距離為70.17 ~ 168.23 cM，平均遺傳距離為109.14 cM；對(duì)于父本‘Red3’遺傳圖譜，各連鎖群SNP位點(diǎn)數(shù)為58 ~ 434個(gè)，平均為230個(gè)，各連鎖群遺傳距離為72.11 ~ 227.10 cM，平均遺傳距離為140.26 cM；‘Fuji’和‘Red3’的總圖距分別為1855和2384 cM，平均圖距分別為0.47和0.61 cM。中性圖譜共17個(gè)連鎖群，總圖距為2270.21cM，平均圖譜為0.3cM；并且該圖譜與基因組物理圖譜具有很高的共線性（各連鎖群的相關(guān)系數(shù)范圍為0.81 ~ 0.99，平均值為0.94）。

蘋(píng)果SLAF遺傳圖譜

成熟果肉中矢車(chē)菊素半乳糖苷濃度QTL鑒定

采用Kruskal-Wallis檢驗(yàn)對(duì)矢車(chē)菊素半乳糖苷濃度進(jìn)行QTL分析，采用區(qū)間作圖(IM)和多QTL模型(MQM)檢測(cè)潛在的QTL，閾值LOD為3.0。結(jié)果顯示，只在‘Red3’的LG16位點(diǎn)的頂端檢測(cè)到一個(gè)LOD值為4.49的QTL，該QTL的區(qū)間范圍為0 ~ 40.79 cM，解釋表型變異率為14.4%。此外，該QTL兩側(cè)有兩個(gè)標(biāo)記，分別是marker2187260 ~ marker2173766，作者進(jìn)一步調(diào)查了不同株型之間的表型差異，結(jié)果表明，最接近QTL峰的標(biāo)記之一mark2175442將分離群體分為純合子ll型和雜合子lm型兩類(lèi)。純合子ll型表現(xiàn)出明顯高于雜合子lm 型的矢車(chē)菊素半乳糖苷濃度。結(jié)合前人的研究，該研究結(jié)果表明，LG16頂部的QTL熱點(diǎn)區(qū)域可能在控制蘋(píng)果紅肉著色中發(fā)揮潛在的作用。

矢車(chē)菊素半乳糖苷濃度QTL分析

總結(jié)

遺傳圖譜作為經(jīng)典的功能基因定位方法，可以用來(lái)探索不同物種的復(fù)雜性狀；上述研究基于蘋(píng)果SLAF高密度遺傳圖譜對(duì)蘋(píng)果的株高、樹(shù)干直徑、果實(shí)紅肉等性狀為蘋(píng)果的遺傳研究提供了基礎(chǔ)，這些結(jié)果豐富了蘋(píng)果的接穗矮化、蘋(píng)果果肉著色的育種資源。

SLAF-seq技術(shù)是百邁客研發(fā)的一種簡(jiǎn)化基因組技術(shù)，此技術(shù)酶切方案靈活、避開(kāi)重復(fù)序列、不受參考基因組的限制。SLAF-seq技術(shù)已成功應(yīng)用于群體進(jìn)化、圖譜構(gòu)建、QTL定位和大規(guī)模群體的全基因組關(guān)聯(lián)分析等研究中，幫助科研者進(jìn)行功能基因定位和分子育種。目前，此技術(shù)已在多個(gè)物種中成功實(shí)施，涵蓋作物、林木、花卉、果樹(shù)、家畜家禽、水產(chǎn)、昆蟲(chóng)等逾百個(gè)物種，多項(xiàng)研究成果發(fā)表在國(guó)際雜志上。