全基因組關(guān)聯(lián)分析是對(duì)多個(gè)個(gè)體在全基因組范圍的遺傳變異多態(tài)性進(jìn)行檢測(cè),獲得基因型,進(jìn)而將基因型與可觀測(cè)的性狀,即表型,進(jìn)行群體水平的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,根據(jù)統(tǒng)計(jì)量或P值篩選出有可能影響該性狀的遺傳變異。
通過全基因組大樣本重測(cè)序?qū)?dòng)植物重要種質(zhì)資源進(jìn)行全基因組的基因型鑒定,并與關(guān)注的表型數(shù)據(jù)進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS),進(jìn)而找到與關(guān)注表型相關(guān)的SNP位點(diǎn),定位與性狀相關(guān)基因,為后續(xù)動(dòng)植物的育種提供科學(xué)理論依據(jù)。
SLAF-GWAS是應(yīng)用簡(jiǎn)化測(cè)序的方式,以基因組中檢測(cè)到的單核苷酸多態(tài)性(single?nucleotide?ploymorphism,SNP)為分子遺傳標(biāo)記,進(jìn)行全基因組水平上的對(duì)照分析或相關(guān)性分析,統(tǒng)計(jì)分析每個(gè)變異與目標(biāo)性狀之間的關(guān)聯(lián)性大小,通過比較發(fā)現(xiàn)影響復(fù)雜性狀的基因變異的一種策略。
百邁客自2009年成立以來,經(jīng)過多年的厚積薄發(fā),在群體GWAS研究方面已完成上百個(gè)物種的項(xiàng)目,不完全統(tǒng)計(jì),協(xié)助研究者發(fā)表文章70余篇,累計(jì)影響因子達(dá)340+,其中包含多篇Nature Communications、Molecular?Plant Plant?Biotechnology?Journal及The?Plant?Journal等國(guó)際等級(jí)期刊。
在某一群體中,不同座位上某兩個(gè)基因同時(shí)遺傳的頻率明顯高于預(yù)期的隨機(jī)頻率的現(xiàn)象,稱連鎖不平衡?(linkage?disequilibrium)?。自然群體中連鎖強(qiáng)度以D’或r2表示,D’或r2越接近于1,代表連鎖關(guān)系越強(qiáng)。一般用r2大于0.1的數(shù)據(jù)作為連鎖不平衡的衰減(LD?decay)的數(shù)值,LD-decay越長(zhǎng),代表物種的SNP間發(fā)生重組的概率越小,LD-decay越短,代表物種的SNP間發(fā)生重組的概率越大。
基于SNP,利用TASSEL軟件的混合線性模型(compressed?MLM)得到關(guān)聯(lián)值,公式計(jì)算為:y=?Xα+Qβ+Kμ+e。其中,通過admixture軟件計(jì)算樣品群體結(jié)構(gòu)Q,通過SPAGeDi軟件計(jì)算樣品間親緣關(guān)系K,X為基因型,y為表型,最終每個(gè)SNP位點(diǎn)都能得到一個(gè)關(guān)聯(lián)值。最終將性狀關(guān)聯(lián)到基因組XX號(hào)染色體上。
基于SNP,利用Haploview單體型預(yù)測(cè)軟件,預(yù)測(cè)得到單體型塊(趨向于整體遺傳的基因序列,Block)。Block大小分布體現(xiàn)了在整個(gè)基因組范圍內(nèi)趨向于整體往下遺傳的基因序列的長(zhǎng)度,block越小,說明基因組重組越多。
一般情況下,全基因組關(guān)聯(lián)分析的曼哈頓圖常常與染色體位置、LD-Block圖進(jìn)行聯(lián)合分析,根據(jù)顯著關(guān)聯(lián)的SNP位點(diǎn)確定注釋的染色體區(qū)域,同時(shí)在該區(qū)域進(jìn)行LD-Block分析,找到與該位點(diǎn)連鎖較強(qiáng)的其他SNP位點(diǎn),并對(duì)其所在的基因進(jìn)行功能注釋。
1、保證選取的樣本具有足夠的代表性;
2、樣本中不能有明顯的亞群分化(例如生殖隔離等),因?yàn)槊黠@分化的群體會(huì)使得遺傳背景的噪音較大;
3、建議選擇幾個(gè)比較重要且遺傳力較高的表型性狀作為研究的重點(diǎn);
4、質(zhì)量性狀盡量為0、1二值性狀,并且兩類性狀的樣本數(shù)應(yīng)當(dāng)盡量相近;
5、數(shù)量性狀盡量√準(zhǔn)量化記錄(如抗病性可以量化為發(fā)病率、死亡率、存活率、病斑數(shù)、病斑面積等,而不是簡(jiǎn)單的多級(jí)衡量),并使表型總體呈近似正態(tài)分布;
6、栽培植物可以進(jìn)行多年多點(diǎn)多重復(fù)記錄,多年多點(diǎn)的觀測(cè)結(jié)果可以分別進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析,多重復(fù)可以取平均值進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析;
7、表型變異豐富、性狀有明顯的主效位點(diǎn)控制時(shí)樣本量可以適當(dāng)減小,推薦200個(gè)以上;表型差異較小,多基因控制時(shí)樣本量應(yīng)當(dāng)增大,推薦500個(gè)以上。
非嚴(yán)格遺傳群體:
1、種質(zhì)資源
2、半同胞家系,混合家系
3、MAGIC/NAM家系
4、多個(gè)F2/RIL/全同胞家系
5、高雜合類物種:F1群體
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