百邁客生物為該研究提供群體、轉錄組測序服務。

研究背景

高粱是世界第五大禾谷類作物，養(yǎng)活了世界干旱或半干旱地區(qū)5億多人口。高粱起源于非洲薩赫勒地區(qū)，對非生物脅迫，比如干旱、高溫、貧瘠、鹽堿等有良好的耐受性，是研究植物響應逆境脅迫機制的理想模式物種。然而，有限的遺傳和基因組資源以及遺傳轉化技術的瓶頸限制了高粱功能基因的研究。

研究內容

研究團隊利用ONT Ultra-long、PacBio HiFi和Hi-C技術，成功組裝了高粱E048 的T2T無缺口高質量基因組圖譜。該基因組大小為729.5 Mb，預測蛋白編碼基因35,549個，并完整解析了全部端粒和著絲粒序列信息。通過與BTx623、Ji2055、HYZ等另外3個高粱T2T基因組的比較分析，研究團隊鑒定出E048特異存在的2.9 Mb基因組區(qū)域，包含187個基因。這些基因主要參與信號轉導、免疫響應和代謝調控等生物學過程，為解析E048高抗病、抗逆、抗倒伏和高含糖量等優(yōu)異性狀的分子機制提供了重要線索。

為了深入解析高粱E048的轉錄調控過程，研究團隊測定了E048在13個不同發(fā)育階段多種組織（包括幼苗、葉片、根、莖、花序和種子等）的轉錄組數(shù)據(jù)，構建了全面的基因表達參考圖譜。分析表明，E048基因組中93.39%（33,200個）的基因在至少一種組織中表達，20,475個基因（57.59%）在所有13種組織中均檢測到表達。其中在開花前的花序組織中特異表達的基因數(shù)量最多，GO富集分析發(fā)現(xiàn)些特異表達基因主要參與生殖相關的生物學過程，反映了高粱從營養(yǎng)生長階段向生殖生長階段過渡時的關鍵轉錄特征。

研究團隊進一步開發(fā)了E048大規(guī)模飽和EMS突變體庫，在M1代收獲了13,226個單株并對179個M2植株進行了全基因組重測序。對變異位點進行分析發(fā)現(xiàn)，突變體包含了2,291,074個SNPs或InDels變異，突變位點幾乎均勻分布在每條染色體上，涵蓋了97.54%的基因，這些突變體為高粱功能基因解析與遺傳改良提供了重要種質資源。研究團隊利用E048基因組，通過MutMap和MapMap+的方法，快速定位了黃化突變體和多葉突變體的目的基因，驗證了利用E048基因組和突變體資源進行高粱功能基因研究的高效性。

為促進高粱功能基因組研究以及突變體庫的廣泛應用，研究團隊還建立了高粱基因組和突變體庫數(shù)據(jù)庫SGMD（https://sorghum.genetics.ac.cn/SGMD）。該數(shù)據(jù)庫整合了高粱E048基因組信息、基因表達圖譜、突變體庫部分表型變異和基因變異信息等，是高粱功能基因研究的“超級工具包”。

內容來源于MPlant植物科學，侵刪

以下小編列舉三篇成功案例，解析群體在QTL定位中的應用。

當我們針對一群體，關注性狀較多時，可參照案例一，整篇文章通過群體圖譜構建，QTL定位后幾乎沒有驗證工作，可以幫我們拿到一個群體QTL的基礎數(shù)據(jù)。

案例一

發(fā)表期刊：Plant Physiology and Biochemistry

影響因子：6.1

合作單位：江蘇省徐淮區(qū)徐州農業(yè)科學研究所農業(yè)農村部甘薯生物學與遺傳改良重點實驗室

實驗方法：Xin24×Yushu10雜交中選擇212個F1材料: 特異性位點擴增片段測序（SLAF-seq）；遺傳圖譜構建；數(shù)量性狀位點（QTL）定位；GWAS關聯(lián)（F1群體）

表型檢測：多年多表型收集

百邁客生物為該研究提供了群體測序及部分數(shù)據(jù)分析服務。

甘薯作為一個全球重要的作物，其含有豐富的營養(yǎng)成分以及對不同環(huán)境的適應能力。然而，由于其自交不親和，高雜合度等特性，使其遺傳特征的研究相對較少。作者從Xin24×Yushu10雜交中選擇212個F1材料，SLAF-seq測序，獲得親本26.73×，子代52.25×的測序數(shù)據(jù)，依據(jù)SNP及百邁客生物自主研發(fā)的HighMap構圖軟件，生成一個長度為2441.56 cM、平均圖距為0.51 cM的遺傳圖譜。

基于連鎖圖譜，鑒定出26個QTL，解釋了6.3-10%的表型變異，包括6個最長藤蔓長度 QTL、6個單株產量 QTL、10個干物質含量QTL、1個淀粉含量 QTL、一個可溶性糖含量QTL和2個類胡蘿卜素含量QTL。該研究結果對甘薯的標記輔助育種和基因克隆具有重要意義。

圖1-表型檢測

圖2-遺傳圖譜構建

圖3-QTL定位

前文是對多個性狀的連鎖分析，當我們關注單個性狀時，BSA無疑是高性價比的初定位選擇，當然，這就意味著我們得做到基因的精細定位與克隆，除去傳統(tǒng)圖位克隆的方式，轉錄組，蛋白組，自然群體GWAS，基因組都可助力基因克隆，如果想發(fā)高水平的文章，基因的功能探索也是必不可少的。

成功案例二

發(fā)表期刊：Plant Biotechnology Journal

影響因子：10.1

發(fā)表單位：河南農業(yè)大學

實驗方法：莢果大小/重量差異顯著2份Virginia-type花生材料( ND _ L和ND _ S)雜交，產生遺傳群體；F2:3群體BSA-seq（20+20混池）；F6:7 和F6:8群體精細定位；基因克??；系統(tǒng)進化分析；亞細胞定位；免疫熒光；酵母雙雜交；pull-down；CO-IP；番茄擬南芥轉化實驗等。

百邁客生物為該研究提供了群體測序及部分數(shù)據(jù)分析服務。

花生莢果大小是決定花生產量的關鍵農藝性狀，為了鑒定控制花生莢果大小的基因，該研究對188份核心種質進行鑒定，并選取莢果大小/重量差異顯著的2份花生材料構建F2群體，BSA-Seq獲得了288.58 Gb的原始數(shù)據(jù)。利用285914個高質量SNPs 和70 759個 InDel，將控制莢果大小的基因定位在07染色體1.17 Mb的區(qū)間內。作者從F6：7和F6：8群體中開發(fā)了15個多態(tài)性標記并對個體進行基因分型，精細定位QTL到KASP 9 和In Del15之間20.4 kb的區(qū)間內。該區(qū)間僅包含1個預測的非同義突變基因和InDels，將該基因命名為PSW1。

PSW1編碼一個LRR – RLK蛋白激酶，等位基因PSW1HapII賦予了PSW1更高的表達水平和對其輔助受體AhBAK1更強的親和力，以上調PSW1 – based途徑，調節(jié)花生莢果大小。此外，PSW1HapII的過表達增加了多種植物的種子/果實大小。

圖4-表型檢測

圖5-BSA分析

當然，如果想讓我們的文章影響因子再上一臺階，兼顧群體的“廣度”和“深度”，是更好的選擇。

成功案例三

發(fā)表期刊：Nature?Genetics

影響因子：30.8

發(fā)表單位：浙江省農業(yè)科學院等

實驗方法：菜用豇豆G98，糧用豇豆G323 基因組Denovo；重測序GWAS：344份全世界收集的豇豆核心種質，其中包括342份栽培豇豆（87份糧用豇豆、244份菜用豇豆和11份未知用途豇豆）和2份野生豇豆；Illumina測序，10x深度；基因單倍型驗證：菜用豇豆地方品種 ‘ZN016’ 和菜用豇豆育成品種‘Zhijiang282構建的RIL群體（183 lines）G98和G323構建的F2群體（165 individuals）

百邁客生物為該研究提供了群體測序、基因組測序及部分數(shù)據(jù)分析服務。

豇豆起源于非洲，在世界范圍內作為糧食、蔬菜或牲畜飼料種植。該研究結合PacBio、Hi-C和二代測序，組裝了糧用豇豆和菜用豇豆的染色體水平基因組。對包括地方品種、野生品種和育成品種的344個材料進行二代測序，以闡明豇豆基因組的系統(tǒng)進化。

為了研究自然或人工選擇對豇豆分化的影響，作者通過選擇清除分析比較了三個豇豆亞群之間的基因組選擇特征，鑒定出239個與豇豆馴化和改良相關的基因。此外，通過GWAS，挖掘到裂莢性、莢長、單莢粒數(shù)、千粒重、可溶性糖、總淀粉和粗蛋白質含量相關基因，并在遺傳群體中驗證。同時揭示了兩個亞種之間基因組結構變異（SVs）的全圖譜，為豇豆在全基因組選擇下的馴化與改良提供了見解。產量性狀和品質性狀的差異基因組選擇將有助于建立糧用豇豆和菜用豇豆雙向改良的遺傳資源。

圖6-群體選擇與GWAS分析

今日分享結束，期待下期精彩內容~~~

發(fā)表期刊：Poultry Science

影響因子：3.8

發(fā)表單位：南京農業(yè)大學，西藏農牧學院等

研究對象：金陵白鴨

研究方法：全基因組關聯(lián)分析（GWAS）

百邁客生物為該研究提供了全基因組關聯(lián)分析（GWAS）測序及部分數(shù)據(jù)分析服務。

研究背景

鴨子為人類消費提供肉、蛋、羽毛等產品，中國是世界上最大的鴨肉消費國。金陵白鴨做為我國優(yōu)質的選育品種，具有優(yōu)良的生長速度和肉質品質。從孵化到上市的整個時期，鴨子的體重逐漸增加，這一過程由復雜的生理和生化機制調控，器官和骨骼的發(fā)育是體重增加的關鍵因素，全基因組關聯(lián)分析（GWAS）是許多牲畜和家禽物種研究生長和發(fā)育的遺傳機制的常用方法，然而，現(xiàn)有的一些關于鴨生長發(fā)育性狀的GWAS研究測序深度較低，發(fā)現(xiàn)的候選基因很少。

材料方法

201只雄鴨全基因組測序深度為10×；

GWAS分析：表型：出生體重（BWB）、1周體重（BW1）、3周體重（BW3）、5周體重（BW5）和7周體重（BW7）分析模型：FaST-LMM；EMMAX；LMM；LM 閾值線：log10(p)=5如果一個SNP在2個或更多的模型中被關聯(lián)，作者認為它是一個與特定性狀相關的高可信度SNP。

進化分析：進化樹構建；群體結構分析；PCA分析；LD衰減分析等

研究結果

1.金陵白鴨群體體重表型統(tǒng)計

該研究對金陵白鴨（n = 201）在不同時期的體重進行統(tǒng)計，BWB、BW1、BW3、BW5和BW7的體重均值分別為46.93g、127.19g、697.17g、1182.43g和1,888.52g。生長曲線結果顯示：金陵白鴨第3周-第5周生長最快，第5周后生長放緩。體重的分散度隨著年齡和體重的增加而增加。相鄰2周的體重之間存在較強的相關性，BW3與BW1（r = 0.6）、BW5（r = 0.68）和BW7（r = 0.6）顯著正相關，BW5與BW7顯著正相關（r = 0.82）。但隨著時間間隔的延長，性狀間的相關性降低，BW1與BW7的相關性不顯著（r = 0.21），BWB則與BW3 (r = 0.18)， BW5 (r = 0.058)，BW7 (r = 0.45)均不顯著相關。

圖1-表型分析

2.金陵白鴨系統(tǒng)發(fā)育、群體遺傳結構解析

雖然該研究只有金陵白鴨一個種群，但考慮到繁殖過程中種群分層的潛力，作者進行了系統(tǒng)發(fā)育和群體結構分析。系統(tǒng)發(fā)育樹和PCA結果顯示，金陵白鴨可分為5個種群，群體結構表明，當K=6時分群結果最佳，金陵白鴨種群具有豐富的遺傳多樣性，總SNPs的平均R2為0.24，當R2=0.2，LD的衰減距離約為30kbp。

圖2-群體進化分析

3.GWAS分析

該研究對基于測序產生的2,610.50 Gbp的clean data進行分析，Q30為95.55%，樣本與參考基因組平均比對率為99.59%，平均覆蓋深度為10×，基因組覆蓋度為96.51%。作者利用，797,309,337個SNPs，4種關聯(lián)模型進行后續(xù)GWAS分析，其中95個SNP與BWB性狀顯著相關，這些SNP主要分布在1號染色體和4號染色體上。通過篩選和注釋，共檢測到5個相關的候選基因：PUS7、FBXO11、FOXN2、MSH6、SLC4A4。針對BW1性狀，作者發(fā)現(xiàn)了101個與BW1性狀顯著相關的SNPs，這些SNP主要分布在7號染色體上，共檢測到2個與BW1性狀相關的候選基因：RAG2和TMEFF2。針對BW3性狀，作者發(fā)現(xiàn)了112個顯著SNPs。這些SNP主要分布在1號染色體和11號染色體上。通過篩選和注釋，共檢測到4個與BW3性狀相關的候選基因：?STARD13、Klotho、ZAR1L和TLE3。同時確定了92個與BW5性狀相關SNPs，這些SNP主要分布在1號染色體和2號染色體上，通過注釋STARD13、Klotho和ZAR1L與BW5性狀相關。此外，作者還鑒定了新的候選基因：KAT2B、KCNH8和SATB1。

BW7性狀與33個SNP關聯(lián)，這些SNP主要分布在1號染色體和2號染色體上。通過篩選和注釋，共檢測到6個與BW7性狀相關的候選基因：PLXNC1、ATP1A1、CD58、FRYL、OCIAD1和OCIAD2。在分析的四個模型的結果，LM識別出了更多的顯著位點，曼哈頓圖顯示出更高的峰值。然而，QQ-plot顯示，LM模型中的大部分站點都位于對角線上方，可能具有較高的假陽性。其余3個模型的結果均表現(xiàn)出一致性，而QQ-plot的結果則優(yōu)于LM模型。

圖3-GWAS分析

研究總結

金陵白鴨是一種新開發(fā)的品種，因其生長速度快，肉質優(yōu)良的特點，使其具有重要的經(jīng)濟價值和研究潛力；然而，人們對其體重性狀的遺傳基礎尚不太清楚。該研究對201只金陵白公鴨進行了全基因組重測序，并進行了群體基因組分析，表明金陵白鴨種群具有豐富的遺傳多樣性。

作者對出生體重（BWB）、1周體重（BW1）、3周體重（BW3）、5周體重（BW5）和7周體重（BW7）進行了全基因組關聯(lián)分析，4種統(tǒng)計模型比較研究表明，F(xiàn)aST-LMM表現(xiàn)出最優(yōu)的效率，產生更多的結果和最小的假陽性。

作者發(fā)現(xiàn)，PUS7、FBXO11、FOXN2、MSH6和SLC4A4均與BWB相關。RAG2和TMEFF2是BW1的候選基因，STARD13、Klotho、ZAR1L可能是BW3和BW5的候選基因。PLXNC1、ATP1A1、CD58、FRYL、OCIAD1和OCIAD2與BW7相關。這些研究結果為金陵白鴨的選擇和育種提供了遺傳參考，同時也加深研究者們對白鴨生長發(fā)育表型的認識。

沈陽醫(yī)學院高兵教授團隊在?Redox Biology?雜志發(fā)表題為“ Meta-data analysis of kidney stone disease highlights?ATP1A1?involvement in renal crystal formation ”?的研究論文，結合全外顯子測序與轉錄組等組學數(shù)據(jù)分析，解釋ATP1A1在腎晶體形成中起到的重要作用，表明ATP1A1可能是治療鈣結石的潛在治療靶點。ong>

英文標題：Meta-data analysis of kidney stone disease highlights?ATP1A1?involvement in renal crystal formation

中文標題：腎結石病的Meta數(shù)據(jù)分析揭示ATP1A1參與腎晶體形成

發(fā)表期刊：Redox Biology

合作單位：沈陽醫(yī)學院

影響因子：10.7

研究對象：CaOx腎結石患者及對照組樣本

研究方法：全外顯子測序（WES）+表達譜數(shù)據(jù)分析

百邁客生物為該研究提供了外顯子測序服務。

研究背景

腎結石在全球范圍內都威脅著人類的生命健康，近年來發(fā)病率和復發(fā)率都不斷上升，大多數(shù)腎結石由草酸鈣（Calcium ox）結石組成，晶體-細胞粘附被認為是晶體保留和結石形成中的關鍵步驟，有研究報道，受損的腎小管上皮細胞對晶體附著的親和力增加，而晶體沉積通過產生過多的活性氧（ROS）反過來又誘導細胞損傷和炎癥反應。Na/K-ATPase（NKA）是一種在腎臟中高度表達的跨膜離子泵，同時其由ATP1A1編碼的α1亞基也起到信號轉導器的作用，當?ATP1A1?構象改變或被敲低時，Src 就會被磷酸化并激活下游信號級聯(lián)，進而導致 ROS 的產生，ROS可以激活MAPK級聯(lián)反應和NF-κB炎癥反應，并作為ATP1A1的配體啟動ATP1A1/Src信號通路，從而形成NKA/ROS擴增環(huán)，誘導氧化應激，然而，ATP1A1在腎結石形成中的作用尚不清楚。本實驗結合多組學分析方法，以期提供一種有用的方法，研究腎結石形成病理。

材料方法

實驗材料：28例中國漢族CaOx腎結石患者及對照組樣本

組學方法：全外顯子測序（WES）+表達譜數(shù)據(jù)分析

研究結果

首先該研究從GEO數(shù)據(jù)中獲取了腎臟鈣結石患者的表達譜數(shù)據(jù)化，其中患者的RP組織（Randall斑塊）命名為P組，患者的正常組織命名為N組，對其表達譜篩選基因進行WGCNA分析，選擇與樣本相關性較高的淺橙色模塊（434個基因）進行后續(xù)研究，GO富集結果表明這些基因在質膜和跨膜轉運中富集。KEGG富集分析顯示，這些基因參與“醛固酮調節(jié)的鈉重吸收”、“礦物質吸收”、“內分泌等因子調節(jié)的鈣重吸收”和“近端小管碳酸氫鹽回收”等通路，進一步查看發(fā)現(xiàn)，FXYD2、FXYD4、ATP1A4、ATP1A1和ATP1B1等5個編碼NKA的基因參與了跨膜轉運、吸收和重吸收的過程，表明NKA可能與腎結石密切相關。

為進一步探究腎結石相關關鍵基因，該研究對28例中國漢族CaOx結石患者進行了WES分析，共鑒定得到76個SNPs，其中錯義SNPs31個，編碼同義SNPs30個，3′UTR7個SNPs，5′UTR區(qū)8個SNPs，作為候選SNPs，這些突變位點定位于67個基因，將這67個基因與WGCNA分析中的434個基因做韋恩圖取交集，發(fā)現(xiàn)ATP1A1是兩個數(shù)據(jù)集交叉點中的唯一基因，一定程度上說明了ATP1A1在鈣結石形成中的潛在作用。

接下來，該研究從WES數(shù)據(jù)中提取了ATP1A1的SNP，rs11540947 T等位基因在患者組中的突變頻率頻率為16.1%，而對照組僅為2.4%。為進一步證實rs11540947與鈣結石形成的相關性，收集214例鈣結石患者和232例匹配對照，通過HRM分析檢測rs11540947的基因型，結果顯示，CT+TT攜帶者在患者中比對照組更常見，且在男性中與鈣結石有關，但在女性中無顯著相關性，SNPrs11540947 （NM_000701:c.-78C > T）位于?ATP1A1?的 5′UTR 中；在ATP1A1的5′UTR中發(fā)現(xiàn)了Sp1結合位點和潛在的TATA盒，表明5′UTR具有啟動子活性，雙熒光素酶報告基因結果也證明了這一點，rs11540947的T等位基因介導了ATP1A1啟動子活性的顯著降低，這可能會降低ATP1A1在轉錄水平的表達。對草酸鈣一水合物（COM）暴露處理的HK2細胞（人腎近曲小管上皮細胞）進行指標測定，結果顯示處理3h后，NKA酶活性和ATP1A1 mRNA水平顯著下降，6h后ATP1A1的蛋白水平升高，隨后降低，同時COM 暴露后細胞內 ROS 水平顯著增加，這可能與ATP1A1/Src信號通路的激活有關，而ATP1A1的過表達抑制了COM誘導的Src、p38、JNK、p65和p50激活；WB結果也顯示COM激活的半胱天冬酶3被ATP1A1的過表達以及ATP1A1/Src信號復合物的特異性拮抗劑pNaKtide顯著抑制，從而阻斷了細胞凋亡過程。

晶體與細胞的粘附是結石形成的關鍵過程，晶體沉積會損傷腎細胞，因此，作者研究了ATP1A1在晶體-細胞粘附中的作用。該研究觀察到用 Ad-hATP1A1 感染和用 pNaKtide 處理后，Ca²⁺濃度與對照組相比顯著降低，表明ATP1A1過表達和pNaKtide可以阻止晶體與細胞的粘附，從而保護細胞免受CaOx晶體誘導的損傷并減少腎結石的形成。DNA啟動子中CpG島的甲基化是基因沉默的常見機制，COM暴露后，DNA甲基轉移酶（DNMTs）的mRNA和蛋白質水平均顯著升高，而用DNA甲基化抑制劑5Aza-2dc預處理HK2細胞再進行COM暴露處理后，ATP1A1表達量下調；ATP1A1的蛋白水平也被逆轉。這些結果表明，改變的DNA甲基化參與了COM誘導的ATP1A1降低。

為了證實ATP1A1對體內晶體形成的影響，該研究構建了CaOx腎病大鼠模型，用 pNaKtide 治療后尿草酸鹽排泄量顯著減少，與體外研究結果類似，HYP+CaCl2處理降低了 ATP1A1 mRNA和蛋白質表達水平，激活了 Src、p38、JNK、p65 和 p50，降低 Nrf2 表達，而這些均被pNaKtide逆轉，這些結果強調了ATP1A1和ATP1A1/Src信號通路在腎結石形成中的重要性。

研究總結

綜上所述，該研究從遺傳水平和環(huán)境因子影響的轉錄水平探究腎結石相關關鍵易感基因，將鈣結石形成者Randall斑塊（RP）組織的基因表達譜數(shù)據(jù)與CaOx患者的WES數(shù)據(jù)相結合，鑒定出ATP1A1這一關鍵基因，還研究了ATP1A1遺傳變異與鈣結石風險的關聯(lián)，并進一步探討了ATP1A1/Src/ROS信號在體外和體內腎結石形成中的作用，這項研究的發(fā)現(xiàn)揭示了ATP1A1基因變異及其表達降低參與腎晶體形成的機制，可能為CaOx結石提供潛在的治療靶點。

參考文獻：

Li Y, Lu X, Yu Z, Wang H, Gao B. Meta-data analysis of kidney stone disease highlights?ATP1A1?involvement in renal crystal formation.?Redox Biol. 2023 May;61:102648. doi: 10.1016/j.redox.2023.102648. Epub 2023 Feb 27. PMID:36871182.

該研究以瓢雞和仙居雞為親本建立回交家系，以探索瓢雞無尾特征的遺傳機制和分子基礎。通過全基因組關聯(lián)和連鎖分析，研究人員將無尾性狀的候選區(qū)域精確定位到798.5 kb的區(qū)間內（chr2:86.9-87.7 Mb）。

通過對包含家系內特殊基因型個體的突變位點進行綜合篩選和分析后，一個4.2 kb的缺失被確定與瓢雞的無尾表型完全相關。在對致因區(qū)間內的基因表達結果進行深入探究后，一個全新的基因Rum（長度大于22 kb，無內含子），其表達呈現(xiàn)出無尾表達缺失，雜合子是顯性純合子表達量的一半的現(xiàn)象。深入研究發(fā)現(xiàn)Rum的表達具有胚胎特異性，研究人員認為Rum的表達缺失以及雜合子中的單倍劑量不足，使其無法正常調控MSGN1基因長轉錄本以及TBX6等基因的正常表達，進而使得尾部骨骼發(fā)育出現(xiàn)異常。

瓢雞無尾表型的定位區(qū)間，與之前報道的美國阿勞卡納雞品種無尾表型區(qū)間非常接近但精細定位區(qū)間沒有重疊。對瓢雞、阿勞卡納以及其他具有正常尾巴的多個種群的群體基因組分析顯示，雖然這兩個無尾品種在2號染色體的相同區(qū)域受到選擇，但選擇具有品種差異性。在阿勞卡納雞2號染色體上識別的兩個候選SNP在無尾瓢雞中并不存在，并且在瓢雞中證實的致因缺失突變在阿勞卡納雞也不存在。即瓢雞和阿勞卡納雞無尾特征可能源自不同的致病突變。

值得注意的是，阿勞卡納和瓢雞是遺傳上獨特的品種，兩者沒有共同祖先。瓢雞源自中國云南，阿勞卡納起源于智利后引入美國。兩種無尾雞在外觀表型上也有所不同，包括體型、耳簇和蛋殼顏色等。在當前的研究中，確認了這兩個品種特有的致因突變存在。因此，如果這些不同的遺傳背景導致了相同的表型，這意味著自然已經(jīng)進化出了替代的遺傳解決方案來實現(xiàn)所需的表型特征。這種遺傳路徑的冗余匯聚形成了共同的表型，是進化多樣性的顯著例證。

研究發(fā)現(xiàn)了瓢雞無尾的致因突變和關鍵基因，揭示了關鍵基因的作用方式。這項研究不僅增進了我們對于雞骨骼發(fā)育調控的理解。還強調了遺傳演化和適應性的動態(tài)本質，是鳥類遺傳和進化研究領域的又一突破性的發(fā)現(xiàn)。

 

期刊：Nature Genetics

IF：30.8

時間：2023年 7月

全文：點擊下載

作者通過秈稻品種特青和粳稻品種02428構建高級遺傳群體克隆了產量相關基因GY3，其啟動子區(qū)域的反轉座子插入增強了啟動子區(qū)域的表觀修飾，降低GY3表達量，從而減少細胞分裂素合成前體底物的無效消耗，提高體內活性的細胞分裂素含量，增加每穗粒數(shù)和谷物產量。GY3可作為后期秈稻高產育種的重要目標基因，推動產量提升。

野生八倍體草莓單倍型基因組解析

期刊：Nature Plants

IF：18.0

時間：2023年7月

全文：點擊下載

該研究報道了兩個八倍體野生草莓智利草莓 (F. chiloensis)和弗州草莓 (F. virginiana)染色體水平的高質量分型基因組組裝。探討了八倍體草莓在馴化過程中的同源偏向性表達分化，并鑒定到了一些重要的轉錄因子在馴化過程中發(fā)生了表達轉變。此研究深度解析了草莓的起源、基因組進化和馴化。（百邁客參與測序工作·）

橡膠樹基因組解析助力馴化研究

期刊：Nature Communications

IF：16.6

時間：2023年7月

全文：點擊下載

作者利用PacBio CLR＋BioNano＋Hi-C的方法構建了橡膠樹參考基因組，結合127個栽培和208個野生品種重測序數(shù)據(jù)對其馴化的分子機制解析，同時通過208份橡膠樹種質材料進行GWAS分析，鑒定到一個調控乳管數(shù)量的馴化基因。此研究將為后期橡膠樹的高產育種提供了分子基礎。

被子植物6大器官模式圖

1、在與研究目的不沖突的前提下，盡量選取新鮮、幼嫩、生長狀態(tài)良好的組織部位。植物組織越幼嫩新鮮所含的次生代謝產物就越少，隨著植物組織的逐漸成熟，次生代謝產物的含量會逐漸增多，而次生代謝產物的存在會影響核酸的提取效果，次生代謝產物越多，核酸提取越困難，得率也越低。

2、如果植物組織表面污漬較多，在采集之前應迅速用預冷的純凈水或75%乙醇擦拭或沖洗干凈，再用吸水紙吸干組織表面殘留液體。

3、將處理好的組織樣本混合均勻后保存于2 mL或更大體積的旋蓋凍存管中。

4、建議10min中內（越快越好）置于液氮中冷凍1h以上，然后轉移至-80℃長期保存，干冰運輸。

1）提前準備好冷凍組織的足量液氮，預裝樣品的凍存管，并在做好標記（盡量不使用漢字命名，命名字符控制在5個以內）

2）活體取下新鮮組織，立即剔除結締組織等非研究所需的組織類型。對腫瘤組織的取材，應盡可能準確地判定腫瘤和正常組織，腫瘤組織應將周圍的正常組織切除干凈（正常組織也應周圍的腫瘤組織切除干凈），腸道組織一定要把內容物清洗干凈；

3）迅速用預冷的PBS溶液（RNase free）或0.9%生理鹽水將組織表面的殘留血液沖洗干凈

4）如果組織體積較大，將組織切成長寬高均≤0.5 mm 的小塊（即黃豆大小）

5）將凍處理好的組織樣本混合均勻后保存于2 mL 或更大體積的螺口凍存管（RNase free）中，標注編號。

6）立即（20s內）置于液氮中冷凍 3~4 h，然后轉移至-80 °C長期保存

7）干冰運輸。

2）震蕩混勻，常溫裂解 5 min 后，使用低溫離心機12000g離心10min，將上清液轉至新的2.0ml離心管中（拍質控照片，方便核查），轉移至-80℃低溫保存，運輸時選擇干冰寄送。

2）如果組織帶血液或其他體液，需要過夜后更換一次RNAlater??Solution；不要將剛浸入RNAlater Solution中的樣本立即冷凍，需將樣本置于4 °C 保存過夜（使Solution充分浸潤組織樣本），然后轉移至-20 °C 或-80 °C 長期保存；

3）RNAlater??Solution 不會影響組織結構，可以把已保存的組織從 RNAlater??Solution中取出，切下實驗所需的用量，把剩余的組織再放入到原來的保存液中繼續(xù)保存；

4）保存于RNAlater??Solution中樣本，-20 °C 存放時，樣本不會結凍，但可能會有晶體析出，這并不影響后續(xù)的 RNA 提取工作；-80 °C 存放時，樣本會結凍， 在進行 RNA 提取前，需置于冰上融化再進行后續(xù)操作，解凍后的樣本可再次放入-80 °C 保存；

5）一般來講，生物樣本保存于RNAlater??Solution中，37 °C可存放1天，25 °C（室溫）可存放1周，4 °C 可存放1個月，-20 °C 或-80 °C 可長期保存。但鑒于生物樣本的特殊性及實驗可重復性，建議所有保存于RNAlater??Solution中樣本，都要置于-20 °C 或-80 °C 長期保存。

1）顯微鏡下觀察細菌生長狀態(tài)，盡量收集生長期處于對數(shù)期的細菌。

2）將適量體積的菌液轉移至2 mL 旋蓋尖底離心管（無菌，無核酸酶）中，于室溫下14000 ×g 離心1 min。

3）棄掉培養(yǎng)基，將細菌菌體沉淀迅速置于液氮中冷凍1-3 h以上（凍存時間視組織量而定，保證樣品凍存充分），然后轉移至-80 °C長期保存。

4）將樣品管置于管架上固定好后埋在干冰箱的中間部位，大體積干冰運輸。

1）顯微鏡下觀察酵母菌生長狀態(tài)，盡量收集生長期處于對數(shù)期的酵母菌。

2）將適量體積的酵母菌液轉移至將2 mL旋蓋尖底離心管中（無菌，無核酸酶），于室溫下14000×g 離心1 min。

3）棄盡培養(yǎng)基，將酵母細胞沉淀迅速置于液氮中冷凍1-3 h以上（凍存時間視組織量而定，保證樣品凍存充分），然后轉移至-80 °C長期保存。

4）將樣品管置于管架上固定好后埋在干冰箱的中間部位，大體積干冰運輸

一次提取反應所需細胞數(shù)≤1 X 10^7 ?個，以3 X 10^6-1 X 10^7 ?個為宜，可以將細胞經(jīng)裂解液裂解后凍存運輸。

1、從培養(yǎng)箱中取出貼壁培養(yǎng)的細胞，顯微鏡下觀察細胞，確定生長狀態(tài)良好（正常細胞融合度在80 %左右）;

2、棄去培養(yǎng)基，向細胞培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)皿中加入 5mL PBS（RNase free）， 清洗一次后棄盡PBS；

3、加入1mlPBS（RNase free）重懸后將細胞轉移至 1.5 mL 旋蓋尖底離心管（RNase free）中；

4、離心（依據(jù)客戶實驗室細胞離心步驟，注意細胞離心要適度，不要使細胞離心過實而造成裂解液不能充分滲透，4度離心機，轉速3000g為宜）得到細胞沉淀，棄去PBS，置于液氮中速凍2h后轉移至-80℃低溫保存，送樣時選擇干冰運輸寄送。

離心收集的細胞迅速溶于 TRIzol 裂解，參考用量為每 5 X 10^6個細胞加 1 mL TRIzol；細胞溶于 TRIzol 后，如出現(xiàn)成團，需用吸頭將細胞團吹打散，或者激烈震蕩混勻，使細胞完全溶于 TRIzol 中充分裂解，室溫靜置5min，之后轉移至-80℃低溫保存，送樣時選擇干冰運輸寄送。

液氮速凍法：

離心收集的細胞直接液氮速凍，速凍2h后轉移至-80℃低溫保存，送樣時選擇干冰運輸寄送。

一次提取反應所需細胞數(shù)≤1 X 10^7 ?個，以3 X 10^6-1 X 10^7 ?個為宜，可以將細胞經(jīng)裂解液裂解后凍存運輸。

1、確定細胞生長狀態(tài)良好；離心得到細胞沉淀（依據(jù)客戶實驗室細胞離心步驟，注意細胞離心要適度，不要使細胞離心過實而造成裂解液不能充分滲透，4度離心機，轉速3000g為宜）；

2、棄去培養(yǎng)基，加入 1 mlLPBS（RNase free，室溫），輕輕將細胞沉淀懸起， 轉移至 1.5 mL 旋蓋尖底離心管（RNase free）中；

3、離心（依據(jù)客戶實驗室細胞離心步驟，注意細胞離心要適度，不要使細胞離心過實而造成裂解液不能充分滲透，4度離心機，轉速3000g為宜）得到細胞沉淀，棄去PBS，置于液氮中速凍2h后轉移至-80℃低溫保存，送樣時選擇干冰運輸寄送。

TRIzol 裂解法（僅限于RNA類產品）：

離心收集的細胞迅速溶于 TRIzol 裂解，參考用量為每 5 X 10^6個細胞加 1 mL TRIzol；細胞溶于 TRIzol 后，如出現(xiàn)成團，需用吸頭將細胞團吹打散，或者激烈震蕩混勻，使細胞完全溶于 TRIzol 中充分裂解，室溫靜置5min，之后轉移至-80℃低溫保存，送樣時選擇干冰運輸寄送。

*注：判斷裂解液加入量是否合適的標準可以根據(jù)細胞溶解物的黏度來判斷。在細胞剛溶解時，可以發(fā)現(xiàn)有絲狀物出現(xiàn)，若裂解液加入量合適，吹打幾次后，絲狀物會消失，液體黏稠性下降；若裂解液的量過少，絲狀物往往一直存在，液體黏稠性大，應繼續(xù)補加裂解液。裂解液加入量過少，會導致抽提的 RNA 降解。

收集的細胞直接液氮速凍后，轉移至-80℃低溫保存，送樣時選擇干冰運輸寄送。

1、采血管選擇

采集血液進行檢測面臨的一個主要問題就是細胞內 RNA 的不穩(wěn)定性，RNA 在采血后數(shù)小時內便會迅速降解。此外，某些種屬的 RNA 在采血后會通過基因誘導在體外增加。體外RNA 降解和基因誘導均可導致體內相關基因的轉錄本數(shù)目低估或高估。

BD 公司的 PAXgene 血液 RNA 管內含能夠穩(wěn)定體內基因轉錄性狀的添加劑，它能夠減少體外 RNA 的降解，并將基因誘導的水平降低到最小程度，適用于人和靈長類動物全血樣品制備，對于全血樣品，我們只推薦使用此管送樣。

BD PAXgene 血液 RNA 管（貨號 762165）

2、采集血液

使用PAXgene血液RNA管前請仔細閱讀產品說明書，以便進行正確的操作。如果PAXgene血液 RNA 管為唯一的抽血管，則將血液抽入 PAXgene 血液 RNA 管之前應先抽血入“廢棄管”內，使抽血過程中所用的采血器內能被血液預灌注；否則 PAXgene 血液 RNA 管應為抽血程序中的最后一只試管。確保血液已停止流入試管再從持針器上取下試管（PAXgene 血液 RNA管內的負壓設計可向管內抽 2.5ml 的血）。

采血后應立即將 PAXgene 血液 RNA 管輕輕地顛倒 8-10 次，以確保管內保護劑和血液充分混合均勻。

3、保存、運輸

將 PAXgene 血液 RNA 管豎直置于室溫（18-25℃）靜置 2-24 小時，之后可貯藏于-20℃或更低溫度；若試管要貯藏于低于-20℃的溫度，先在-20℃冷凍 24 小時，然后再將其轉移到-70℃或-80℃，可保存至少 50 個月。大體積干冰運輸。

2、上下輕輕顛倒混勻十次后，分裝到常規(guī)EP管中，轉移至-20或-80 °C長期保存（實際根據(jù)采血管的說明要求操作）

3、干冰運輸

注：采集完血液之后需將血液轉移至EP管中，玻璃材質采血管冷凍之后易碎

制備常見問題匯總

所有組織樣品務必根據(jù)質量多少選擇使用下圖的螺紋管保存，嚴禁直接裝入密封袋或錫箔紙（低溫凍脆易破裂，導致樣品泄露，交叉污染）保存

組織送樣量要求

建議送樣量適用于95%的物種組織，少部分組織因胞內核酸量較低，需適當增加送樣量，比如植物果實、根等。送樣量過少或過多均不利于提取實驗，下限為建議量的一半，上限為建議量的3倍。隨著技術發(fā)展，當前大部分產品建庫起始量較低，不需要太多組織，采樣量過多反而會造成速凍不徹底、提取取樣困難、凍融降解等危險。

1、RNA類產品建議組織送樣量

2、二代DNA類產品建議組織送樣量

3、三代DNA類產品建議組織送樣量

隨著高通量測序技術的發(fā)展，組學（Omics）研究不斷深入，通過對各組學進行高通量測序并對數(shù)據(jù)整合研究，可以全面和系統(tǒng)地了解基礎研究、分子育種、臨床診斷和藥物研發(fā)等領域中多種物質的相互關系。為網(wǎng)絡生物學、系統(tǒng)生物學的研究提供重要的技術手段。

隨著動物基因組數(shù)據(jù)的積累，研究者開始整合分析代謝組學與基因組、轉錄組、表型組、表觀組數(shù)據(jù)，嘗試構建出“遺傳標記或基因-代謝分子-表型”的關系網(wǎng)絡，從而篩選相關的生物標記，同時進一步解析相關性狀的遺傳機制。多組學技術應用于篩選到的基因和代謝物作為生物標志物，應該于標記輔助選擇中提供選擇的準確性。

本次我們給大家?guī)砝枚嘟M學工具助力動物生長發(fā)育和遺傳育種調控機理研究的高分文章解讀，希望能給老師后續(xù)的研究提供思路。

代謝組學+微生物學

在腸道中，微生物與宿主之間進行密切的信息交流，在代謝、免疫、神經(jīng)系統(tǒng)調控中起重要作用。不同組成的微生物能影響機體體重、消化功能、抵御感染和自身免疫疾病的患病風險，此外，還能影響機體對藥物的反應。這些腸道微生物主要通過小分子的代謝物與宿主進行密切的相互作用。微生物的代謝組學可發(fā)現(xiàn)腸道微生物隨宿主病理生理變化的關鍵代謝物，為微生物組-宿主互作機制研究提供線索。通過微生物組+代謝組聯(lián)合分析，可以對微生物與代謝物之間的相互關系進行研究，如微生物菌群與其生存環(huán)境的關系，代謝物對微生物穩(wěn)態(tài)的影響，菌群改變在復雜疾病中的作用機理，微生物菌群的生理作用與其代謝產物及其代謝功能之間的相互作用關系及微生物菌群參與的多種代謝調控途徑等。在宿主生理、疾病病理、藥物藥理等方面具有良好的應用前景。

代謝組學+轉錄組學

代謝組是生物體發(fā)育和生理狀態(tài)在代謝水平的體現(xiàn)，是基因組與表型組之前的橋梁，差異積累的代謝物可以輔助時序表達的眾多基因進行“共表達”分析，提示基因功能，研究分子生化機制，將基因與表型聯(lián)系起來。

轉錄組+代謝組的多組學分析，可以同時實現(xiàn)從“因”和“果”兩個層面來探究生物學問題，可以從大量轉錄本信息中快速鑒定代謝相關的功能基因，構建核心調控網(wǎng)絡，找出關鍵候選基因，闡述生物學現(xiàn)象。

代謝組學+蛋白質組學

代謝組學目的是系統(tǒng)研究代謝中涉及的化學過程；蛋白質作為酶可以調控生物體代謝過程，影響生物體內代謝物濃度。通過整合分析。一方面可以結合兩個組學的分析結果，進行相互驗證，提高后續(xù)實驗驗證成功率；另一方面也有助于相互補充，并且使研究更加系統(tǒng)。

實現(xiàn)對生物變化大趨勢與方向的綜合了解，提出分子生物學變化機制模型，并篩選出重點代謝通路相關的蛋白質或者代謝產物，從而為后續(xù)進行深入實驗與分析提供數(shù)據(jù)基礎。

多組學關聯(lián)分析文獻案例一

Integration analysis of metabolome and transcriptome profiles revealed the?age-dependent dynamic change in chicken meat.Food Research International (IF=6.475) 2022年6月代謝組和轉錄組的整合分析揭示不同生長發(fā)育時期雞的肉質依賴性動態(tài)變化

研究方案

材料：選擇20頭泌乳中期奶牛，連續(xù)8周添加20 g m/d的RPM，

方法：宏基因組測序+非靶代謝組檢測

研究背景

雞胸肉含有不飽和脂肪酸和較低的脂肪、鈉和膽固醇，是大家最喜歡肉類之一。近年來，隨著人們對食品營養(yǎng)價值和自身健康的重視，研究者們開始致力于如何提高肉類質量的研究，而生長時期是影響雞肉質量的重要因素，但不同時期哪些特定代謝物積累是影響雞肉品質的關鍵還不清楚。本研究使用代謝組和轉錄組技術，確定了特定代謝物積累的關鍵基因，有助于了解肉類質量發(fā)展下的生物過程，并探索特定代謝物積累的有價值的生物標志物。

技術路線

 

主要研究結論

隨著日齡的增長，十五烷酸、硬脂酸、肌酸、肌肽、IMP、L-組氨酸和賴亮氨酸呈上升趨勢，而鵝氨酸、DHA、天冬氨酸、LPA 18:1和 LPI 18:1隨著日齡的增長而下降。

雞胸肉代謝受日齡影響的主要途徑是果糖和甘露糖代謝、花生四烯酸代謝、甾體激素生物合成、核黃素代謝、不飽和脂肪酸生物合成和亞油酸代謝。

代謝組和轉錄組的整合分析揭示了影響化學成分和代謝途徑的潛在功能基因，例如DGAT2、CYP2D6、APOV1、PLTP、PNMT。這些結果將有助于了解肉質發(fā)展的生物學過程，并探索特定代謝物積累中有價值的生物標志物。

多組學關聯(lián)分析文獻案例案例二

Interaction Between the Intestinal Microbial Community and Transcriptome?Profile in Common Carp (Cyprinus carpio L.).Frontiers in microbiology(IF 6.064),2021年4月

微生物和轉錄組聯(lián)合分析解析鯉魚腸道菌群與轉錄組水平的相互作用

研究方案

材料：黃河鯉新品系（中國水產科學院淡水漁業(yè)研究中心）和傳統(tǒng)黃河鯉，水池中單獨喂養(yǎng)。

方法：轉錄組＋16s微生物多樣性

研究背景

近年來，腸道微生物對宿主生產性能的影響受到廣泛關注。宿主的生產性能可以通過調節(jié)腸道微生物結構來調節(jié)，而腸道微生物結構又主要受遺傳和飼料的影響，腸道微生物也能影響宿主的基因表達和甲基化水平。研究發(fā)現(xiàn)約10%的宿主轉錄組受微生物調節(jié)，主要包括免疫、細胞增殖和代謝功能相關基因。腸道微生物與宿主基因表達之間的相互作用機制會影響飲食行為、消化過程、免疫功能和其他生理現(xiàn)象。一天中微生物的活動會改變宿主的生物節(jié)律、表觀遺傳學和代謝產物。當微生物群落內穩(wěn)態(tài)的節(jié)律被破壞時，宿主的正常染色質和基因表達水平將發(fā)生變化，腸-肝軸基因表達的新機制將被激活，這種相互作用主要通過腦和肝的遠程控制模式實現(xiàn)。因此，作者運用轉錄組和微生物多樣性聯(lián)合分析來解析新黃河鯉品種的腸道微生物群通過調節(jié)腸道基因表達影響其生長性能的方式，以此為黃河鯉新品種的選育提供參考。

技術路線

不同品種鯉魚腸道轉錄組與腸道微生物多樣性研究思路導圖

主要研究結果

腸道細菌群落結構與生長性能的關系：測量了黃河鯉新品四個生長性能參數(shù)（體重、長度、寬度和深度）。對照組的所有參數(shù)均比對照組顯著提高：重量14.58%，深度7.14%，寬度5.04%，長度5.07%。為了評估黃河鯉新品種的生長性能是否與其腸道菌群有關，將實驗組和對照組在相似的生長環(huán)境中進行培養(yǎng)，并探討其腸道細菌群落結構的差異。多樣性分析結果顯示實驗組的平均OTU豐富度（322.80±67.87）高于對照組（303.00±53.00）。實驗組和對照組共鑒定出94個共有的細菌類群。PCA 分析和系統(tǒng)發(fā)育樹將所有樣本分為兩部分，表明實驗組和對照組是可明顯區(qū)分的。在屬水平上對細菌組成（相對豐度）進行分析，結果表明氣單胞菌（Aeromonas）是對照組的優(yōu)勢類群，其次是厚壁菌（Firmicutes）和玫瑰單胞菌（Roseomonas），而實驗組中，玫瑰單胞菌（Roseomonas）是優(yōu)勢類群，其次是厚壁菌（Firmicutes），然后是氣單胞菌（Aeromonas）。結果表明這兩個群體的細菌群落結構是不同的，這意味著宿主（黃河鯉魚新品種）基因組與微生物組相互作用，以選擇某些微生物類群，暗示腸道菌群組成會影響鯉魚的生長性能。

實驗組和對照組之間的差異基因表達：使用與16S測序相同的樣本對黃河鯉新品種（實驗組）和對照組中的轉錄組進行測序并鑒定差異基因（DEG）。在249個顯著DEGs中，194個基因表達下調，55個基因表達上調。通過GO注釋，這些基因被分為以下功能類別：生物調節(jié)、細胞過程、解毒作用、發(fā)育過程、免疫系統(tǒng)進程等（都屬于生物過程）；細胞、細胞部分、胞外區(qū)域、胞外區(qū)域部分、大分子復合物等（細胞成分）；抗氧化活性、結合活性、催化活性、分子功能調節(jié)器上等（分子功能）。聚類分析表明，實驗組和對照組具有不同的特征，DEG分為四個部分，大部分基因注釋到了免疫相關途徑。

與腸道細菌群落組成相關的差異表達基因：Pearson相關性用于推斷微生物屬級群落組成與DEGs之間的關系，共探索了2892對，包括245個基因和256個屬。篩選出來細菌群落具有屬級關系的前10個候選基因，其中許多參與免疫反應，如H-2類組織相容性抗原、類 E-Sβ鏈（H2-Eb1）、類胸苷磷酸化酶（TYMP）、干擾素誘導蛋白44（IFI44）和主要組織相容性復合物I類相關基因蛋白樣（MR1）等。DNA修復蛋白RAD51同源物4（Rad51d）、ETS易位變異體5、轉錄本變異體X2（Etv5）和著絲粒蛋白Spc24（Spc24）與細胞分化和生長性能相關，這些基因可能在黃河鯉魚新品種生長性能中發(fā)揮關鍵作用?？偠灾c道細菌可以影響腸道中的基因表達，其中優(yōu)勢種或細菌結構可能反映宿主黃鯉魚新品種的遺傳特征。腸道的細菌-基因表達譜有助于宿主腸道的健康和性能，通過與基因頻率配對確定前10個屬為：Bordetella,Lutispora,Methylocystis,Ohtaekwangia,Roseomonas,Shewanella,GpVI,Desulfovibrio,Candidatus_Berkiella and Azorhizobium，其中，Methylocystis數(shù)量最多，在甲烷循環(huán)中起作用。該研究提出了腸道細菌群落與基因表達相互作用的證據(jù)，共探索了2892對（屬級基因和細菌），包括245個基因256個屬。作者發(fā)現(xiàn)大多數(shù)基因涉及免疫學、細菌群落和細胞分化，其中大多數(shù)位于免疫相關信號通路中。該研究表明黃河鯉新品種生長性能的改善可能與其免疫反應的改善及其在腸道細菌結構中的相互作用有關。

如果您對我們的多組學測序服務感興趣，歡迎點擊下方按鈕聯(lián)系我們，我們將免費為您設計文章思路方案。

群體遺傳分析平臺推薦1、全基因組重測序分析平臺

全基因組重測序是對已知基因組序列的物種進行不同個體的二代或三代基因組測序，并在此基礎上對個體或者群體進行變異檢測分析。利用百邁客全基因組重測序分析云平臺，只需要上傳原始data，打開主流程APP，即可完成從原始數(shù)據(jù)到結題報告的轉化。不僅可以下載結果，而且可以在云平臺上面做云個性化分析，不僅可以在線查看位點SNP、InDel、SV、CNV等信息，還可以支持設計引物、進化樹分析等功能。

二代重測序云平臺

三代重測序云平臺

群體遺傳分析平臺推薦2、BSA分析平臺

BSA（Bulked segregant analysis）作為一種快速的性狀定位分析方法，可以極大地降低研究的工作量和成本，該方法主要是選擇雙親群體分離后代中具有極端表型的個體進行混樣，通過比較不同極端混樣池之間的多態(tài)性標記的差異，從而篩選出與性狀相關的分子標記，實現(xiàn)目標基因的定位。百邁客BSA分析云平臺現(xiàn)已正式實現(xiàn)云交付，可以提供BSA分析云服務，實現(xiàn)原始數(shù)據(jù)一步上傳，分析參數(shù)自主設置，除此之外，BSA分析云平臺還提供常見個性化分析等服務。將助力BSA成為更快速、更低價、性價比更高的性狀定位分析！

群體遺傳分析平臺推薦3、全基因組關聯(lián)分析平臺

全基因組關聯(lián)分析（Genome wide association study，GWAS）是對多個個體在全基因組范圍的遺傳變異（標記）多態(tài)性進行檢測，獲得基因型，進而將基因型與可觀測的性狀，即表型，進行群體水平的統(tǒng)計學分析，根據(jù)統(tǒng)計量或顯著性p 值篩選出最有可能影響該性狀的遺傳變異（標記），挖掘與性狀變異相關的基因。全基因組關聯(lián)分析云平臺只需要提供常規(guī)的基因型文件（VCF文件）和需要分析的表型數(shù)據(jù)，即可得到多個模型的定位結果。APP中自嵌合了親緣關系分析，群體結構（固定效應）、場次、性別、批次等因素可以通過協(xié)方差文件傳入。即可拿到分析的曼哈頓圖和QQ圖，以及對應的注釋區(qū)間。

群體遺傳分析平臺推薦4、遺傳進化分析平臺

群體遺傳分析平臺推薦5、遺傳圖譜分析平臺

目前百邁客群體遺傳相關項目已經(jīng)實現(xiàn)了云交付。百邁客云分析平臺整合了目前最主流的分析流程，結果準確有保證，分析過程簡單易上手，從數(shù)據(jù)上傳到參數(shù)設置，再到基因組選擇，只需簡單幾步就可以完成項目數(shù)據(jù)的投遞和分析；結題報告云交付，分析完成即可拿到項目結果。
做群體遺傳研究，就選百邁客(Biomarker)！
百邁客自成立以來，深耕群體遺傳研究領域，在群體遺傳進化及性狀定位方面積累了大量的項目經(jīng)驗，研究物種數(shù)百種，定位性狀上萬個，發(fā)表文章數(shù)百篇，累計影響因子2300+；極大促進了我國群體遺傳研究的發(fā)展。

如果您對我們的服務感興趣，歡迎點擊下方二維碼聯(lián)系我們，我們將免費為您設計文章思路方案。

種質資源是自然遺傳多樣性的重要來源，豐富的動植物種質資源為遺傳資源和育種研究提供了基礎，但同時也給遺傳資源的保存、研究和利用帶來了困難。為此，F(xiàn)rankel等人于1984年提出了核心種質（core?collection）的概念。構建核心種質資源庫是有效探索和保護遺傳資源新變異的重要途徑，近幾十年來，已經(jīng)在多種植物上建立了核心種質資源庫，但是傳統(tǒng)的方法主要是通過形態(tài)學性狀和地理來源來判斷，這種方法存在明顯缺陷。隨著高通量測序技術的不斷發(fā)展，更有效的方法是基于基因型鑒定來篩選核心種質，利用高分辨率的分子標記類型，可以提高遺傳材料內及材料間遺傳相似度和雜合度的鑒別能力，更加有利于核心種質的構建。

一、核心種質資源庫概念：什么是核心種質？

核心種質資源（core?collection），即保存的種質資源的一個核心子集，是采用一定方法，從保存的某一物種種質資源中抽取的一個核心子集，以最少的遺傳資源樣本量最大限度地代表包括地理分布在內的整個資源群體的遺傳多樣性，而未列入核心種質的其它資源材料則作為保留樣本予以保存。因此核心種質可以作為種質資源群體研究和利用的切入點，從而提高整個種質庫的管理和利用水平。

胡桃核心種質篩選（Bernard et al., 2018）

二、核心種質研究進展

1984年，F(xiàn)rankel等人首次提出了核心種質（core?collection）的概念。近幾十年來，核心種質發(fā)展迅速，已在多種植物上建立核心種質，特別是近幾年分子標記和測序技術的廣泛應用使得基于高密度SNP標記構建核心種質成為可能，對種質資源的群體結構和遺傳多樣性研究也愈加深入。如（Girma?et?al.,?2020）等用879,407個SNP對2010份埃塞俄比亞高粱種質資源進行核心種質資源鑒定，選擇了387個（種質資源的20%）種質作為核心種質；（Kumar?et?al.,?2020）等用3,565,117個高質量SNP對3004份水稻進行核心種質鑒定，得到一個包含520個種質的微核心種質，結果表明其代表了原有樣品的所有表型和地理來源；（Milner?et?al.,?2019）等對22,621份庫存大麥種質資源基因組多樣性進行研究，共選出1000份作為其核心種質集。除此之外，還有芝麻、小麥、棉花、甘薯、葡萄、杏、黃瓜、茄子、杉木、馬尾松等多種植物成功構建了核心種質資源庫。

三、核心種質研究技術路線

核心種質研究技術路線

四、核心種質材料選擇

種質資源分為兩個層次，一是某個物種的所有種質資源；另一是特定種質資源。對于一個物種所有的種質資源，應盡可能選擇整個較多的該物種的材料；對于特定的種質資源，可以選取不同地理位置性狀、表型性狀變異廣泛的材料、品種之間具有差異（野生種/馴化種/地方品種等）的材料。材料的選擇直接決定了核心種質的表型和遺傳變異組成，因此，選擇用于篩選核心種質的材料應盡可能地保證種質資源的遺傳多樣性。

五、核心種質構建方法

如前所述，核心種質是要以最少的遺傳資源數(shù)量最大限度地代表包括地理分布在內的整個資源群體的遺傳多樣性。所謂核心種質構建是指采用一定的方法從現(xiàn)有的種質資源的總樣品中提取符合上述目標的核心種質。最初，包含形態(tài)和農藝性狀的表型數(shù)據(jù)被用來創(chuàng)建核心集合，而現(xiàn)在分子標記作為測量遺傳變異的中性工具已成為選擇的工具。核心種質的構建有不同的方法，（Lee?et?al.,?2020）利用PowerCore，根據(jù)從南瓜基因組中均勻分布的2071個SNP計算出的遺傳變異，從595個原始種質中選出67個核心種質；（Xu?et?al.,?2020）利用?Core?Hunter?II的Mstrat策略，從204個青藏高原青稞種質中篩選得到41個核心種質；（Liu?et?al.,?2020）利用LDSS方法對湖北省內分布份208個重齒當歸進行核心種質鑒定，發(fā)現(xiàn)包含42個種質的核心種質集能更好地代表原始種質。從以上可以看出，不同的研究者在在不同物種核心種質構建過程中所采用的方法不盡一致，不管用哪種方法，前提都需要對整個種質資源的群體結構和多樣性組成有足夠的了解，根據(jù)遺傳變異標記（SNP）數(shù)據(jù)，結合多種評估措施（Modified?Rogers?distance、Shannons?Diversity?Index等）進行加權處理，篩選出具有高多樣性、高代表性和高等位基因豐富度的材料。

1234份黃瓜核心種質鑒定（Wang et al., 2018）

204份青藏高原青稞核心種質鑒定 （Xu et al., 2020）

六、核心種質的評估

構建好的核心種質采用何種方法去評估核心樣品對整個種質資源多樣性的代表性同樣是核心種質研究中的重點。目前，大多數(shù)研究者結合不同的方法對核心種質進行評估驗證，通過對原始種質材料和篩選的核心種質材料進行主成分分析，評估種質篩選的準確性，原則上，基于核心種質繪制的主成分圖和所有材料的分布圖趨勢吻合，就能說明篩選結果的合理性；計算常規(guī)的遺傳多樣性指標：觀測雜合度（Observed?heterozygosity）、期望雜合度（Expected?heterozygosity）、Nei遺傳多樣性（Nei?diversity?index）、香濃維納多樣性指數(shù)（Shanon-Wiener?index）、多態(tài)性信息含量（PIC），對原始種質材料以及篩選的核心種質的遺傳多樣性進行評價；另外還包括等位基因評價和表型評價。

南瓜核心種質PCA分析評估（Lee et al., 2020）

芋頭核心種質遺傳多樣性評價估（Wang?et?al.,?2020）

七、總結

核心種質可以最大限度地去除原始種質資源中的重復，以最少的種質材料代表原始種質資源的全部或大多數(shù)遺傳多樣性和地理來源，為當前越來越多的種質資源收集、評價和利用帶來了便利，特別是隨著基因組學的發(fā)展，測序成本的極速下降，使得大規(guī)模群體測序得以實現(xiàn)。利用高分辨率的分子標記，提升遺傳材料間遺傳相似度和雜合度的鑒別能力，從而選擇能夠代表整個種質資源基因多樣性的大小合理的核心種質材料，更加有助于種質資源的保存、管理、使用。使得我們可以有重點地進行優(yōu)異種質的研究，結合GWAS分析、遺傳進化分析、QTL定位、特有標記開發(fā)等方法進一步進行基因的挖掘與克隆，提高種質資源的利用效率。

八、案例分享

Genome-wide?assessment?of?population?structure?and?genetic?diversity?and?development?of?a?core?germplasm?set?for?sweet?potato?based?on?specific?length?amplified?fragment?(SLAF)?sequencing?[1]

研究材料：197份甘薯種質資源（50個地方品種和147個栽培品種）

主要內容：本研究利用SLAF-seq技術對甘薯的50個地方品種和147個栽培品種進行簡化基因組測序，開發(fā)共得到了62,363個SNP標記，基于這些SNP對本研究的197個甘薯種質資源進行群體結構和遺傳多樣性評估，群體結構分析將材料分為三組；利用系統(tǒng)發(fā)育樹評估材料之間的遺傳關系，同樣將所有材料分為三個組。主成分分析?(PCA)?表明，這些種質根據(jù)其種群結構進行分布。此外，計算了種質間的平均遺傳距離、平均多態(tài)信息含量?(PIC)?和平均次要等位基因頻率?(MAF)?。使用?CoreHunter?軟件，鑒定得到了包含39?個材料的核心種質，約占總種質資源的19.8%。并對核心種質從PCA分析、遺傳多樣性、等位基因數(shù)層面進行了評價。本研究開發(fā)的甘薯核心種質將為未來甘薯育種改良提供寶貴的種質資源。

197份甘薯地理來源

馬尾松核心種質

馬尾松GWAS分析

Core?set?construction?and?association?analysis?of?Pinus?massoniana?from?Guangdong?province?in?southern?China?using?SLAF-seq?[2]

研究材料：149份馬尾松種質資源（來源于廣東省9個不同的地點）

主要內容：在本研究中，采用SLAF-seq技術對從中國廣東收集的149份馬尾松（Pinus?massoniana）材料進行測序，從599,164個多態(tài)性SLAF標簽中鑒定了471,660個SNP標記。群體結構分析表明，149份馬尾松不能劃分成明顯的亞種群。使用遺傳距離和種群結構來選擇核心種質，篩選出包含29個材料的核心種質，分別與樹脂產量和木材體積相關。對122份馬尾松材料進行關聯(lián)分析，包括不同高度(HT)、胸徑(DBH)、樹脂質量(RW)、木材體積(VW)和樹脂產率(RYC)，使用mrMLM、FASTmrMLM、FASTmrEMMA和ISIS?EM-BLASSO檢測到大量的SNP與性狀HT、DBH、RW和RYC顯著相關。馬尾松核心種質為未來的改良育種提供寶貴的資源。

馬尾松核心種質

馬尾松GWAS分析

如果您對種質資源構建項目感興趣，歡迎點擊下方按鈕聯(lián)系我們

相關閱讀

• 種質資源鑒定的內容及方法之：高通量測序
• 百邁客高通量測序助力核心種質精準鑒定
• DNA指紋圖譜技術原理及應用