Mapmaker30和作圖軟件使用

1、實 驗 室 研 究 與 探 索第 31 卷 第 11 期 2012 年 11 月vol 31 no 11research and exploration in laboratory nov 2012 和作圖軟件使用mapmaker3 0王竹林， 楊睿， 楊興圣， 劉曙東， 胡甘( 西北農(nóng)林科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，陜西 楊凌 712100)摘 要: 構(gòu)建各種生物體的遺傳連鎖圖譜成為分子遺傳學(xué)和作物育種領(lǐng)域 qtl 定位的熱點。mapmaker3 0 是 當(dāng) 前 普遍用于遺傳連鎖距離計算的軟件。mapmaker3 0的使用首先要準(zhǔn)備標(biāo)記數(shù)據(jù)文件，然后用 sequence 命令輸入欲分析的標(biāo)記座 位，接著

2、鍵入 group 命令 指 導(dǎo) 程 序 將 sequence 中的標(biāo)記分為不同的連鎖群，接 下 來，程序在一個連鎖群內(nèi)部決定最有可能的標(biāo)記排列次序，計算一個連鎖群中所 有的標(biāo)記每一個可能的次序最大似然圖譜，比較這些圖譜的可能性并找出最合適 圖譜，這部分工作用 compare 命令完成，再用 sequence 和 map 命令得到標(biāo)記之間的 連鎖數(shù)據(jù)。之后，將這些數(shù)據(jù)按 genemap 或 mapdraw 分析軟件所要求的數(shù)據(jù)格式 輸入，通過對這 2 個軟件的正確使用，就可得到需要的遺傳連鎖圖譜圖形文件。關(guān)鍵詞: mapmaker3 0;中圖分類號:q-31genemap; mapdraw;文獻

3、標(biāo)志碼:a遺傳連鎖圖譜; 連鎖距離文章編號:1006 7167( 2012) 11 0062 04the use of mapmaker 3 0 and mapping softwarewang zhu-lin， yang rui， yang xin-shen， liu shu-dong， hu gan( agronomy college，northwest af university，yangling 712100，china)abstract: the construction of a genetic linkage map of various organisms is a hot s

4、pot in the field of molecular geneticsand qtl mapping in plant breeding mapmaker3 0 is currently widely used for genetic linkage distance calculation the marker data file must be prepared first when using mapmaker3 0 the“sequence”command is used to add all analyzed marker seat then the “group”comman

5、d is entered to guide the program to divide all markers into different linkage group next，the most likely marker order within a linkage group is determined by program the maximum likelihood map for each possible sequence of every marker in a linkage group is calculated and compared and the most like

6、ly order of marker is determined with “compare”command after that，command “sequence ”and “map ”are used to get linkage data between markers finally，software genemap or mapdraw which can obtain the linkage data format required is used to obtain the graphic file of genetic linkage mapkey words: mapmak

7、er3 0; genemap; mapdraw; genetic linkage map; linkage distance掀起，構(gòu)建各種生物體的遺傳連鎖圖譜成為分子遺傳學(xué)和作物育種領(lǐng)域 qtl 定位的熱點1-4。利用分子標(biāo) 記構(gòu)建遺傳圖譜的基本步驟是: 選擇適合作圖的分 子標(biāo)記和用于建立作圖群體的親本組合; 建立分離 群體和測定分離群體中不同個體的標(biāo)記基因型; 對 標(biāo)記基因型數(shù)據(jù)進行連鎖分析，構(gòu)建標(biāo)記連鎖圖，將引言0近幾年來，生物基因組研究的熱潮在世界范圍內(nèi)收稿日期:2011 12 22基金項目:國家自然科學(xué)基金項目( 30971768) ; 西北農(nóng)林科技大學(xué) 唐仲英育種基金資助作者簡介:王

8、竹林( 1965 ) ，女，湖北老河口人，博士，高級實驗師，標(biāo)記定位到染色體上5。在對標(biāo)記進行連鎖分析時，計算機技術(shù)與應(yīng)用得了大量分子標(biāo)記的數(shù)據(jù)以后，由于計算的復(fù)雜性必須借助計算機軟件才能對大量數(shù)據(jù)進行分析和處理。 自 20 世紀(jì) 70 年代第一個通用連鎖分析軟件推出以 后，現(xiàn)在已有各種各樣的軟件用于標(biāo)記遺傳連鎖距離群體 通過自交) 、ri self( 重組近交系 通過自交或近交) 。文本數(shù)據(jù)文件的第 2 行包含用空格分開的 3 個數(shù)據(jù)，如: 218 114 0。這 3 個數(shù)據(jù)的第 1 個值代表子 代的個數(shù)( 如 218) 。第 2 個值表示提供的資料中遺傳 標(biāo)記的個數(shù)( 如 114) 。第

9、3 個值表示資料中數(shù)量性狀 的個數(shù)( 如 0) 第 3 行及以下就是前面已經(jīng)存入的標(biāo)記mapmaker306-7、 mapplotter8、的 計 算。 如icimapping9、f2 lnkgsilk10joinmaptm version和3 011等。遺傳圖譜計算中的 mapmaker3 0 是 1 款應(yīng)用最廣的優(yōu)秀的遺傳距離計算的軟件6，這 1 軟件 的使用程序復(fù)雜，程序使用方法多是口口相傳。不利 于軟件的大眾化使用。遺傳距離計算結(jié)束后，掌握圖 譜構(gòu)建的軟件也很重要。本文對當(dāng)前普遍用于遺傳連 鎖距離計算的軟件 mapmaker3 0 和常用連鎖圖繪制 軟件 genemap 和 mapdr

10、aw 的功能、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和基本操 作命令與步驟作一介紹，有助于廣大科研工作者對軟 件的使用和圖譜的構(gòu)建。圖 2 文本文件格式和遺傳代碼。mapmaker3 0 基本操作命令與步驟mapmaker3 0 軟件使用1 21( 1)preparedata ( 或 pd) 。該命令導(dǎo)入原始數(shù)據(jù)1 1數(shù)據(jù)準(zhǔn)備并進行預(yù)處理，格式: pd 文件名 txt。( 1)標(biāo)記 數(shù) 據(jù) 輸 入 excel 表。格式如圖 1。第一( 2)photo。該命令將后面的操作及結(jié)果保存在列為標(biāo)記名稱，標(biāo)記名稱前加“* ”號。后面為群體各單株的標(biāo)記帶型。軟件默認(rèn)的 f2 回交群體( bc1 ) 的 代碼: “a”為輪回親本基因型的

11、純合體?！癶”為雜合 體?！啊睘槟硞€體的數(shù)據(jù)在該位點中缺失。對于 f2 雜交群體的數(shù)據(jù)，默認(rèn)的代碼為: “a”為該位點來自親 本 a 的純合等位基因。“b”為該位點來自親本 b 的純 合等位基因?！癶”為同時攜帶 a 和 b 的兩個等位基因 的雜合體?！癱”為 a 的等位基因的非純合體( 要么是 bb 基因型，要么是 ab 基因型) ?！癲”為 b 的等位基因 的非純合體( 要么是 aa 基因型，要么是 ab 基因型) 。 “”為某個體的數(shù)據(jù)在該位點中缺失。對于 ri 群體 的數(shù)據(jù)，默認(rèn)的代碼: “a”為親本基因型 a 的純合體。 “b”為親本基因型 b 的純合體?！啊睘槟硞€體的數(shù)據(jù) 在該位點

12、中缺失。一個文本文件中，使用格式: photo 文件名 out( 3)( 4) ( 5)error detection。cent kosa。sequence ( 或 s) 。該命令用于: 指定哪些位點參與連鎖分 析，使 用 格 式:s (sequence或locusllocus2，如果所有的位點都參與連鎖分析可使用命令: s all。對某連鎖群內(nèi)的位點需要確定相 對位置之前，使用格式: s locus1locus2 某一連 鎖群內(nèi)的各位點已確定最優(yōu)順序后進行作圖前，使用 格式: slocus 1locus2。( 6)group 。該命令是對指定的位點通過 2 點分析來推測可能有的連鎖 群。 使

13、 用 格 式: group 最 小lod 最大圖距。默認(rèn)的 lod 值為 3 00，lod 值為兩 個似然函數(shù)之比的對數(shù)值，lod = lg l( r) / l( 0 5) ，其 中 r 為重組率。最大圖距為 50 00。如下圖所有標(biāo)記 被分成 11 個 group( 圖 3) 。圖 1 mapmaker3 0 excel 表數(shù)據(jù)輸入格式( 2) 將 此 數(shù) 據(jù) 另 存 為“文 本 文 件 ( 制 表 符 分 隔 )* txt”。( 3) 打開文本文件，編寫文本文件 ( 圖 2) 。文本 數(shù)據(jù)文件的第一行頂格輸入以下內(nèi)容: data type x。x 為下列數(shù)據(jù)類型之一，f2 intercro

14、ss( f2 雜交群體) 、f2 backcross ( f2 回交群體，例如 bc1) 、f3 self ( f3 雜交圖 3 標(biāo)記分組情況64實 驗 室 研 究與探 索第 31 卷( 7 )make chromosome: 將 group 用染色體名稱代依上例完成所有染色體的圖距計算。替，如用 c7 代表 group7。( 14)quit。命令之后按“y”保存數(shù)據(jù)、退出程序。( 8 )作) 。( 9)c7 上。( 10) ( 11)sequence group7 ( 演示其中一個 group 的操2完整遺傳連鎖圖譜的繪制anchor: 將分到 group7 的標(biāo)記錨定到染色體genemap

15、 軟件使用數(shù)據(jù)準(zhǔn)備2 12 1 1sequence 49 55 90 100 。compare: 該命令是對某個特定的序列計算將每次產(chǎn)生的各連鎖群的數(shù)據(jù)存入文本文件，第一列為標(biāo)記名稱，第二列是標(biāo)記之間的距離，0 代表 1 個染 色體的起始，有多少個 0 表示多少個連鎖群( 圖 6) 。最大似然值，并從大到小排出前 20 個( 默認(rèn)值) 最優(yōu)位點順序圖( 圖 4) 。圖 6 genemap 數(shù)據(jù)輸入格式運行程序2 1 2打開 genemap 軟件，輸入文件名，回車，出現(xiàn)選擇界面，如果想 1 頁 1 個連鎖群，按 1，回車。如果 1 頁 4個連鎖群，按 2，回車。圖 4 最優(yōu)位點排序( 12)se

16、quence 55 49 90 100。導(dǎo)入上面 compare得出的最優(yōu)標(biāo)記排序。( 13) map。該命令是對指定的某連鎖群最優(yōu)位 點的順序排列進行作圖，計算兩兩標(biāo)記間的圖距，單位 為厘摩( cm) ( 圖 5) 。圖形處理2 1 3產(chǎn)生連鎖群圖之后，按 ctrl r，產(chǎn)生黑白反轉(zhuǎn)。然后用“copy to clipboard ”命令將圖形拷貝到剪貼版上，再啟動某圖形軟件以后用“paste”命令即可出現(xiàn)如下畫面( 圖 7) ，然后進行常規(guī)的圖象處理即可。2 2mapdraw 軟件使用2 2 1數(shù)據(jù)準(zhǔn)備用 mapmaker3 0 遺傳作圖軟件分析得到各標(biāo)記 的遺傳連鎖數(shù)據(jù)。圖 5 標(biāo)記圖距輸入

17、連鎖數(shù)據(jù)異。希望今后有更多更優(yōu)秀的實用生物信息軟件被介紹出來。參考文獻(references):2 2 2打開具有 mapdraw 宏的 excel 文件，添加 1 張空的電子表格，在電子表格的第 1 列輸入標(biāo)記之間遺傳 距離，第 1 列第 1 行輸 0 或留為空，第 2 列輸入標(biāo)記的 名稱，使第 1 列的數(shù)據(jù)為第 2 列相鄰兩標(biāo)記的遺傳距 離，若有多個連鎖群請相繼在后面輸入12。1 何禎祥，林國忠，施季森 遺傳作圖軟件應(yīng)用及輔助軟件的研制j 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，1999，23( 3) : 1-52李鳳嵐，馬小軍 藥用植物分子遺傳圖譜研究進展j 中草藥，2008，39 ( 1) : 129-13

18、3童春發(fā) 林木遺傳圖譜構(gòu)建和 qtl 定位的統(tǒng)計方法j 南京 林業(yè)大學(xué)學(xué)報( 自然科學(xué)版) ，2004，28 ( 1) : 109-110運行宏2 2 3按 alt快 捷 鍵 就 可 打 開 宏 的 列 表，執(zhí) 行+ f83mapdraw 宏即可得到美觀的遺傳連鎖圖12。4朱德威，陳慶富 普通小麥遺傳圖譜研究現(xiàn)狀與展望j 種子，結(jié)語32010，29( 3) : 64-69方宣鈞，吳為人，唐紀(jì)良 作物 dna 標(biāo)記輔助育種m 北京:科學(xué)出版社，2001: 22lander es， green p， abrahamson j， et al mapmaker: an interactive comp

19、uter package for constructing primary genetic linkage maps of experimental and natural populationsj genomics，1987 ( 1) : 174-181賴運平，李俊，董雪芳，等 mapmarker / exp 3 0 遺傳圖譜構(gòu)建中5隨著生物技術(shù)的突飛猛進，生物技術(shù)分析產(chǎn)生的結(jié)果越來越大，越來越多。信息量呈指數(shù)級上升。這 些海量信息的分析只能借助計算機的分析軟件完成。 當(dāng)今做生物技術(shù)研究的人如果只會做實驗而不會用生 物分析軟件，或這種能力很弱，等于只有一條腿走 路，將是行不通或走不遠的13。

20、mapmaker3 0 是一種 構(gòu)建遺傳圖譜的最常用軟件，但它也存在不足之處，原 始數(shù)據(jù)的格式要求嚴(yán)格，增加了遺傳圖譜構(gòu)建研究者 在原始數(shù)據(jù)文件制備中的難度和工作量; 無法得到連 鎖圖圖型文件; 缺乏對原始數(shù)據(jù)的檢查與分析( 如標(biāo) 記的偏分離情況) ，影響作圖的精確性甚至產(chǎn)生錯誤 的結(jié)果; 沒有 1 個通用的數(shù)據(jù)接口，無法將構(gòu)建遺傳連 鎖圖譜的數(shù)據(jù)進一步與數(shù)據(jù)庫掛接，缺乏數(shù)據(jù)的可移 植性和信息的交流; 命令行形式操作，界面不友善，沒 有經(jīng)驗的人很難使用。為了彌補這些不足，很多新的 輔助分析軟件和解決問題的 方 法 被 推 出。 劉 仁 虎 等12專門開發(fā)了軟件 mapdraw 來繪制遺傳連鎖圖

21、， 以彌補其在繪圖方面的不足。2005 年，吳吉祥等10 針對雌性個體染色體不發(fā)生交換的特別現(xiàn)象，開發(fā)了 一種新的作圖方法軟件 f2lnkgsilk，段雪梅等14認(rèn)為 此軟件在計算重組率時考慮了家蠶這一類的雌蠶完全 連鎖現(xiàn)象，避免了過多計算重組子，因而所得到的分 析結(jié)果更具有真實性。何禎祥等1 作了遺傳作圖軟 件輔助軟件的研制。吳為人等15 提出了利用混合分 離分析法和 mapmaker3 0 軟件定位互作基因的策略。 賴運平7等和邢光南16等提出標(biāo)記分群不應(yīng)強求同 一 lod 值。隨著生物信息學(xué)的迅猛發(fā)展，生物分析 軟件的種類層出不窮，版本的升級換代也可謂日新月67重要參數(shù)設(shè)置初步探討 西南

22、農(nóng)業(yè)學(xué)報，2009，22 ( 6 ) : 1508-15138沈利爽，鄭先武，朱立煌 mapplotter 一個輸出遺傳圖譜、圖示基因型和 qtl 曲線圖形的軟件j 遺傳，2000，22 ( 3 ) :172-174li h h，ye g y， wang j k a modified algorithm for the improvement of composite interval mapping j genetics，2007 ( 175) : 361-374wu j x，zhu j，jenkins j n，et al constructing lingkage maps with ac

23、hiasmatic gametogenesisj acta genetic sinica，2005，32( 6) :608-615周淼平，張 旭，任麗娟，等 用 joinmap3 0 初步構(gòu)建小麥遺傳 連鎖圖j 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報，2003，19( 3) : 133-138劉仁虎，孟金陵 mapdraw，在 excel 中繪制遺傳連鎖圖的宏 j 遺傳，2003，25( 3) : 317-321韋榮編，邱高峰，張 源 幾種常用生物分析軟件的特點及其使 用簡介j 生物技術(shù)通報，2003( 3) : 30-34 段雪梅，徐海明，徐世清，等 應(yīng)用于家蠶 f2 代分離群體的兩種 連鎖作圖方法的作圖效果比較j 蠶業(yè)科學(xué)，2008，34 ( 1 ) :128-131吳為人，黃碧光 利用混合分離分析法和 mapmaker / exp 軟件定 位互作基因的策略j 科學(xué)通報，2006，51( 18) : 2134-2138 邢光南，趙團結(jié)，蓋鈞鎰 關(guān)于 mapmaker / exp 遺傳作圖中標(biāo)記910111213