基于全基因組重測序的基因定位研究

1、基于全基因組重測序的基因定位研究王愛華 2013-8-181977年2005年Roche 4542006年Illumina GA2007年ABI solid2008年Helicos 單分子測序儀2009年P(guān)acific 單分子測序儀第一代第二代第三代測序技術(shù)的發(fā)展Hiseq2000Miseq越來越多的基因組公布模式生物農(nóng)作物家禽、家畜線蟲、果蠅、大鼠、小鼠、斑馬魚、擬南芥等水稻、玉米、高粱、大豆、葡萄、苜蓿、黃瓜、香蕉、番木瓜、白菜、馬鈴薯、番茄等家雞、馬、牛、豬、狗等人類近親大猩猩、黑猩猩等目前已經(jīng)完成測序的物種：植物（約60種）；動物（約100種）正在測序的物種：/cgi-bin/GOLD

2、/index.cgi 測序為主基因組時代功能基因組學(xué)為核心后基因組學(xué)時代作圖群體自然群體種質(zhì)資源遺傳圖譜構(gòu)建群體進化關(guān)聯(lián)分析變異檢測候選功能基因集基于高通量測序技術(shù)挖掘基因及研究功能研究思路重測序RAD-seq全新的物種基因組序列圖譜De novo分子標記輔助選擇種質(zhì)資源新品種個體重測序混合分組分析法（BSA）一、個體重測序挖掘基因及研究功能1、目標性狀已經(jīng)初定位如果目標性狀已被初定位，對個體進行20X覆蓋度的全基因組重測序，直接掃描目標區(qū)域發(fā)生的各種遺傳水平變異，將基因變異與性狀關(guān)聯(lián)，直觀且快捷地將目標基因鎖定到發(fā)生了變異的基因區(qū)域，最終得到候選基因。在前期研究中將突變基因初步定位在5號染色

3、體的一段4M的區(qū)段內(nèi)，在測序后僅針對這4M的區(qū)段進行序列比對，找到了80個變異位點，對這80個變異位點進一步篩選和分析后得到了一個變異位點，正是這個位點的變異導(dǎo)致了性狀的改變。全基因組重測序鑒定線蟲的突變位點2、目標性狀未初定位有些性狀沒有經(jīng)過初定位，就需要在測序完成后在全基因組范圍內(nèi)尋找變異序列，這種情況下可以增加對照物種的數(shù)量來消除遺傳背景的干擾，排除掉那些常規(guī)與性狀無關(guān)的變異。候選材料（10個/性狀）測序5X/樣本參考基因組序列全基因組變異區(qū)域候選基因性狀關(guān)聯(lián)多樣本排除背景差異混合分組分析法（Bulked Segregant Analysis，BSA）又稱分離體分組混合分析法或集團分離分

4、析法，生物信息學(xué)中用于QTL或基因定位的一種分析方法。將目標性狀在F2或 BC代中表型極端的高、低兩組個體的DNA分別混合成兩個 DNA 池，然后利用分子標記在兩池中進行標記與性狀間的共分離分析，檢測QTL。二、混合分組分析法挖掘性狀相關(guān)基因具有性狀差異的親本分離子代性狀極端混池親本基因型分析以及親本間多態(tài)SNP的挑選 子代極端表型群體DNA池的基因型分析連鎖分析及QTL定位高通量測序（重測序/RAD-seq）混合分組分析方法與全群分析法的比較BSA基本原理BSA 分析的方法主要利用質(zhì)量性狀或有主效 QTL 的數(shù)量性狀，基因型與表型連鎖的原理，尋找在DNA 池中與目標性狀連鎖的標記。A：表型鑒

5、定B：高通量測序C：基因型分析A：QTL定位BSA實施步驟案例一 利用RAD測序快速挖掘SNP并進行遺傳定位BSA三刺魚、粗糙鏈孢菌突變體 研究背景：本文利用混合分組分析法，通過判斷F2代的重組情況對三刺魚側(cè)鱗片缺失的性狀進行了QTL定位,對兩個模式物種的3個性狀進行了QTL定位。為了驗證這個技術(shù)的便利性，作者又利用RAD測序技術(shù)對粗糙鏈孢菌進行了研究。實驗材料：一、三刺魚兩個存在較大表型差異的三刺魚親本進行了雜交，構(gòu)建由96個個體組成的F2分離群體。側(cè)鱗完整個體60個，側(cè)鱗缺失個體31個；大腹鰭個體67個，小腹鰭個體29個。二、粗糙鏈孢菌通過誘變，從原生型菌株N2977中獲得突變株AX7。將AX7與另一個品種的菌株N32雜交，構(gòu)建F2群體。最終分離出28個突變表型后代，24個野生型后代，將這同種表型的個體混合，構(gòu)建兩個DNA池。技術(shù)路線兩個表型差異的親本及F2子代側(cè)鱗完整混池（60）側(cè)鱗缺失混池（31）建庫高通量測序親本多態(tài)性變異位點檢測子代基因型分析3個與性狀連鎖的QTL區(qū)域與表型進行關(guān)聯(lián)分析案例二 BSA快速定位水稻基因QTL-seq：在分離群體中，對表現(xiàn)出極