遺傳圖譜簡介
遺傳圖譜(Genetic linkage map ):又叫連鎖圖譜(Linkage map)、遺傳連鎖圖譜、染色體圖。是指基因或 DNA 分子標記在染色體上的相對位置與遺傳距離, 通常以基因或DNA 片段在染色體交換過程中的重組頻率厘摩(cM)表示。 1cM 表示兩位點在減數分裂中的重組頻率為 1%, 重組率的值(cM)值越高表明兩位點之間遺傳距離越遠, 越低表示遺傳距離越近。兩個基因遺傳距離越遠,它們之間發生重組事件的概率越高。
遺傳圖譜可以解決的問題:①數量性狀位點(Quantitative trait loci , QTLs) 定位,對多個性狀進行定位,一般做分子育種的老師都會做;②輔助基因組組裝, 提高復雜基因組物種的De novo 全基因組精細圖譜完整性;③比較基因組分析(共線性),通過圖譜比較, 可以提供基因組進化信息,進而探索物種的遺傳演化進程;④分子標記輔助育種,獲得與目的性狀連鎖的基因組片段, 開展基因的圖位克隆。
遺傳圖譜方案策略
總的來說,遺傳圖譜通常應用于兩個性狀差異明顯的親本和有多個性狀表型的子代群體間的形狀定位分析。
無參的物種只能采用簡化基因組構建圖譜,但是一般不建議,構圖的質量沒有保證。需要構建家系群體,兩個親本和子代分別進行測序,不能混池測序。如果親本缺失無法構建群體,? ? 由于遺傳圖譜的構建原理是基于親本的基因來開發標記,計算重組率的。如果只有?個親本,那么可以嘗試另?親本推斷(華?發表過?篇PANS,做了親本推斷),但難度系數很大,?般不建議。來源于一個母本,多個父本的群體不能構建遺傳圖譜,因為這個群體中,無法推斷每?個子代的父本來源,從而相當于不知道該群體真實的父本信息,而無法開發標記,不能計算重組率。所以,該群體不能構建遺傳圖譜。
部分常見問題
1、群體有兩個,但每個個體都不多,能不能把兩個群體混合做?
不可以。在作圖之前,我們會對候選標記進行偏分離過濾,兩個不同群體所采用的閾值不同,無法進行構圖。
2、如何選擇作圖親本?
親本的選擇直接影響構建連鎖圖譜的難易程度及構建圖譜的適用范圍。對作圖親本基本要求如下:a)親本間DNA 多態性要高。這與親本親緣關系有關,?般異交物種的多態性高,自交物種的多態性低;b)親本應為純度高材料,可通過自交進行純化。若親本雜合度高(如林?類,可用 F1作圖群體構圖);c)親本雜交后代的可育性。
3、不同群體類型選擇的作圖標記?
F1 群體作圖的標記類型為“hkxhk”、“nnxnp”、“lmxll”,即親本一方純合,一方雜合,或均雜合;F2、BC1、RIL 及DH 群體作圖的標記類型為“aa×bb”型,親本均純合,但基因型不同。
4、圖譜質量判定標準有哪些?
這個問題怕是很多人都很關心的。圖譜質量判定標準主要有上圖指標統計、遺傳圖譜物理圖譜共線性分析和相鄰標記重組熱圖分析。直觀一點就是標記數量和標記的均勻程度。
5、后代較少的物種能否構建圖譜?
幾十個個體也可以進行圖譜構建的分析。比如 2019 年發表在 Scientific Reports 上的八倍體草莓的?章,只用了 44 個材料構建遺傳圖譜。 但是后代群體小構建的遺傳圖譜存在如下缺點: 明顯降低定位精度, QTL 檢測效率低。 如下圖, QTL 的效應(PVE)越小, 需要的檢測群體越大,才能獲得比較高的檢測效率。因此我們推薦的群體?小 200 個?代(至少為 150), 才能構建較為精確的遺傳圖譜,以便后續研究。
6、片段來源結果顯示某?染色體 SNP 密度很低的可能原因是什么?
可能的原因主要有以下兩個方面:(1) 至少有?個親本在該區域沒有 reads mapping,或者雖然兩親本都有 reads mapping但是沒有多態,不存在連鎖交換。(2) 即使兩親本存在多態,但是群體中子代的缺失率比較高,或者偏分離比較嚴重,低于過濾標準的位點會被過濾掉。
遺傳圖譜看起來不難,但是實驗設計有這一塊的同學還是要好好去學習一下原理部分,以防后期出來的結果不知道怎么去分析。遺傳圖譜的理論基礎是遺傳學的三大定律:分離定律,自由組合定律,連鎖和交換定律。詳細的解讀看文后鏈接。
參考學習: