多倍体无确定基因型及大范围QTL位点怎样PK PBJ？
发布日期：2020-12-16 浏览次数：2498
多倍体无确定基因型及大范围QTL位点怎样PK PBJ？
当您研究的物种是多倍体且基因组复杂，表型显隐性不能确定，测序深度不够，所获QTL区间过多时，数据还能用吗？文章还能发吗？事实是，我们不仅可以发，而且可以发的好！以 Plant Biotechnology Journal上一篇花生休眠性状的候选基因鉴定为例，我们来参考一下人家是怎么解决以上问题的。
Whole-genome resequencing-based QTL-seq identified candidate genes and molecular markers for fresh seed dormancy in groundnut
期刊：Plant Biotechnology Journal
IF： 8.154
研究背景
种子休眠对于谷类和豆类的种子品质和产量影响极大。花生是一种基因组大小为2.7 Gbp的异源四倍体作物，在南美和中美洲从其野生祖先物种A. duranensis和A.ipaensis驯化而来。在亚洲和非洲，花生是主要的豆类作物，且新鲜种子易萌发，造成重大的经济损失。因此研究具有新鲜种子休眠（FSD）时间可持续2~3周的品种可带来持续性的经济效益。
材料方法
亲本材料：ICGV97045：休眠表型亲本，FSD供体
ICGV 00350：非休眠亲本、24h内萌芽
文库构建和Illumina测序
WGS：休眠亲本ICGV97045、休眠池（D）、非休眠池（ND）
RIL： 366个 F2；休眠表型FSD达13—15天、非休眠表型48h内萌芽，（各20，构建混池）
测序平台：Illumina HiSeq 2500
数据量：87.93G
结果分析
1.表型鉴定和混池构建
在366个RIL中，有149个个体表现出非休眠表型（种子在24小时内发芽），有117个个体表现出2到3天内休眠，有57个个体表现出4-7天内休眠，有19个表现出8到12天内休眠。只有24个个体表现长达13–15天的休眠状态。利用48h内发芽的20个个体构建非休眠池（ND），用13-15天内发芽的20个个体构建休眠池（D）。
2.全基因组测序和SNP鉴定
休眠的亲本ICGV 97045测序数据为33.03 Gb，ND库27.97 Gb，D库26.94 Gb（表1）。通过将每个混池与休眠亲本ICGV 97045进行比较，共确定了10,759个与FSD相关的全基因组SNP位点。在10759个SNP中，A基因组和B基因组分别包含5970个和5184个SNP，SNP类型如表2、3。
3.种子休眠的基因组区域和候选基因的鉴定
在B05假染色体B亚基因组上鉴定到114.45Mb-116.69Mb（2.24M）与FSD相关的基因组区域，共包含52个SNP，其中18个显著相关。这52个SNP中，有49个SNP位于基因间区，三个在内含子区，影响了三个基因Araip.S6QRU，Araip.YHU92和Araip.X9V0W，且Araip.YHU92基因编码的蛋白在ABA生物合成和信号转导中起作用。 对该基因组区域鉴定发现在Araip.YHU92基因上带有SNP。
Araip.YHU92基因的转录丰度（阶段S1至S5按时间顺序表示种子发育的连续阶段）表明种子发育期间该基因明显高表达，尤其是在种子发育后期ABA积累阶段，表明其在花生种子发育和ABA代谢过程中发挥了重要作用。
在WGS数据分析中，发现基因Aradu.D94AQ上存在一个非同义SNP，该基因编码一种ABA生物合成酶玉米黄质环氧化酶，位于A基因组的A09假染色体的基因组区域0.74Mb内（图a）。该基因组区域的重要基因均与ABA生物合成/信号传递、种子休眠和萌发有关。通过对这些重要基因在种子不同发育阶段转录丰度的研究，发现它们在花生种子发育过程中存在种子特异性或高表达（图b）。
4.FSD 等位基因特异性标记的开发和验证
基于△SNP指数，共有143个SNP用于开发特异性标记，其中42个标记表现出明显的多态性。共分离验证证明了标记GMFSD1（B05_8196）与休眠表型共分离，并可在亲本、混池D与ND及一些育种材料中将休眠与非休眠表型区分开。
a：可代表B亚基因组上开发的分子标记GMFSD1（B05_8196）的基因组圈图
A：置信度99%和95%下△SNP较低值时标记在染色体上的分布
B：△SNP=1时标记的分布
C：△SNP=-1时标记的分布
D：置信度99%和95%下△SNP较高值时标记在染色体上的分布
E：花生20条染色体及各自的始末位置
b：亲本、两RIL混池、及育种材料上的分子标记验证
小结
本文利用FSD的重组自交系（RIL）群体运用QTL-seq方法，鉴定关键基因组区域和候选基因，生成了全基因组测序（WGS）数据，并针对休眠的亲本和两个极端混池进行了分析。通过δ-SNP指数分析并确定了总共10,759个全基因组高可信度SNP，获得在B05染色体上2.4 Mb和A09染色体上0.74 Mb的两个候选基因组区域。在这两个区域中鉴定到两个候选基因Araip.YHU92和Aradu.D94AQ，在种子发育过程中显着表达并控制脱落酸积累。
花生作为多倍体物种，基因组大小约2.6G，且对于目标性状没有准确的基因型鉴定。在基因组相对偏大，测序数据相对较少的情况下，所获得的QTL定位范围较广。针对这一问题，文中利用两混池的△SNP指数作差消除显隐性干扰，以及对△SNP-index的计算得到准确的非同义突变SNP， 基于对△SNP-index筛选得到的SNP分子标记可以准确的将休眠与非休眠表型区分开，对分子育种及改善花生的休眠状态具有指导性意义。因此，灵活运用数据分析有助于我们解决更复杂、模糊的问题。集思慧远数据分析精准深入的挖掘您要的信息，帮助您在数据分析、方法选择上使得应用更加灵活多变，不断改进创新，进阶更优质的科研成果！欢迎您来电咨询：025-85381280。
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