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一文说清楚遗传分离群体类型和BSA

基于双亲的遗传分离群体类型丰富多样,常见的有F1群体,F2群体,BC群体,DH群体,RIL群体,NIL群体等。不常见的有F3群体,F4群体,剩余杂合系(RHL)群体和染色体片段代换系(CSSL系)群体。那么到底哪些群体适合做BSA研究呢?是否适合做BSA分析,还需要从BSA的原理说起。BSA定位目标性状位点是基于基因型频率在不同混池之间的差异来判别的,也就是,只要有基因型频率的差异,且有位于阈值以上的区间都可以认为是潜在的关联区间,当然,不同群体的BSA定位效果也会有差异。关于BSA的阈值选择,见上一篇一文说清楚BSA分析的阈值选择。所以理论上只要是一个双亲的分离群体,均可以进行BSA分析。这点和遗传图谱的构建还是有差异,因为遗传图谱的基因型分离需要有特定的数学模型的支持,比如一般F3,F4群体就不适合构建遗传连锁图谱,另外,一些标记缺乏的群体,比如NIL群体,也不适合构建全基因组的遗传图谱。以下就举几个例子说明下非主流遗传分离群体的BSA定位案例。

F3群体

Park等(Park et al., 2019)最近报道的辣椒素合成性状QTL定位即采用了F3群体进行QTL-seq研究。作者基于Habanero和Jolokia杂交构建的F3群体(来自于87个F2单株),HPLC鉴定辣椒素的含量,选择了10+10的极端混池进行QTL-seq定位,在辣椒的6号染色体上定位到一个9.8 Mb的区间,基于F2群体构建的遗传图谱QTL定位也定位到这个区间,证明了定位的准确性。联合RNA-seq对定位区间内的差异表达基因筛选,鉴定到了3个和辣椒素合成相关的候选基因。
 
F4群体

Negi等(Negi et al., 2000)选择芥菜的栽培种Skorospieka和RH30杂交,单粒传的方法构建F4群体,根据种皮颜色的表型构建10+10规模的极端混池,筛选到了和芥菜种皮颜色紧密连锁的AFLP标记。
另外,对于某些特定的BSA类型,比如Mutmap,标准的方案是EMS诱变的隐性突变体(纯系)和野生型杂交获得F2群体,取F2分离群体的隐性个体构成一个混池,另取野生型亲本即可进行Mutmap分析,但是,如果F2继续自交,获得F3分离群体呢?是否也适合进行Mutmap分析呢?答案是肯定的,这种F3分离群体仍然可以进行Mutmap分析,而且,由于继续自交了一次,遗传背景更趋于一致,其他条件一致的情况下,定位的效果会优于F2。当然,这种情况并不普遍,因为F2到F3还需要一个生产季的时间,正常F2分离群体即可较好的定位casual位点。针对Gradedseq而言,目前联川生物进行了大量F2群体的项目,定位效果普遍较好,分辨率在百Kb级,和普通两个极端混池的BSA定位效果差异较大。以下是联川生物5月份结题项目的定位结果情况:
一文说清楚遗传分离群体类型和BSA
以下是某项目定位的结果图(降噪后):
联川生物Gradedseq对其他类型分离群体类型支持的 研发工作也接近尾声,欢迎各位老师垂询。
最后,遗传分离群体类型众多,那不同的分离群体定位的分辨率(区间大小)是否有差异呢?肯定有差异,而且有些差异还非常明显。这里,联川生物结合自身多年的项目经验,做如下的总结:
1. 在混池规模,测序深度一致的前提下,次级分离群体定位分辨率>初级分离群体,比如NIL群体定位区间<F2群体;
2. 在混池规模,测序深度一致的前提下,初级分离群体,自交/回交次数越多,定位的分辨率越高,比如RIL群体定位区间<F4分离群体<F3分离群体<F2分离群体。
参考文献
Park M, Lee J H, Han K, et al. A major QTL and candidate genes for capsaicinoid biosynthesis in the pericarp of Capsicum Chinense revealed using QTL-seq and RNA-seq. Theoretical and Applied Genetics, 2019, 132(2): 515-529.
Negi M S, Devic M, Delseny M, et al. Identification of AFLP fragments linked to seed coat colour in Brassica juncea and conversion to a SCAR marker for rapid selection. Theoretical and Applied Genetics, 2000, 101(1-2): 146-152.

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