今天要分享的是BSA系列最后一个方法:QTL-seq(当然,BSA的方法远不止这些,但原理是相同的,不同的是实验设计)。
QTL-seq与之前的MutMap系列最大的不同在于研究的材料不同:MutMap是用诱变得到的材料,而QTL-seq可用于自然存在的材料。
QTL-seq的原理如图,我们将两个具有极端性状(如株高的高矮)的亲本杂交,得到F1,F1自交后得到性状分离的子代池F2,经过检验发现F2的性状成正态分布,说明这是一个数量性状。我们将F2中的极高和极矮个体分别混池测序,计算每个SNP位点的SNP-index(该位点与参考序列不同的reads数占总reads数的比例),然后将两个SNP-index相减得到ΔSNP-index,我们将ΔSNP-index显著偏离0的位点作为候选位点。
http://s13/mw690/0065S4ZTzy6SHPdKQ2M3c&690
图 QTL-seq原理((Takagi,
Abe et al. 2013)
这里可能会有人问,为什么不直接用两个极端性状群体的混池测序找差异位点,却需要杂交一次?这是因为这两个个体或群体可能亲缘关系较远,除了导致性状差异的位点,还存在大量和所研究性状无关的位点也存在差异,这样就给我们定位带来了麻烦。文章的后面就提到了,QTL-seq可以研究两个近期受自然或人工选择的群体,比如一个适应干旱环境,一个却不耐旱,比如一个高产,一个低产。文章建议分别混池测序具有极端性状的两个群体,而不经过杂交,这样做肯定没有经过杂交的可靠,因为这两个群体可能经过了长时间的隔离,群体中可能存在大量随机固定下来的差异位点,这会干扰我们的结果。不过,我们不仅仅看ΔSNP-index,重要是将ΔSNP-index按照滑动窗口拟合了曲线,这是结合了LD的思想:受选择的位点会因为LD的原因,将其附近的标记也一起遗传,如果这些适应性的性状是来自于少数几个祖先,那么结合LD就会为我们排除大量的随机固定的差异位点。同时,我们还可以结合染色体区段的多态性(如π和Hp),对结果进行验证:select-sweep作用会降低受选择位点附近的多态性。这样,就给不适合杂交的情况(比如某些动物很难人工杂交或者后代较少),提供了一个研究的思路。
参考文献:
Takagi, H., A. Abe, K. Yoshida, S. Kosugi, S. Natsume, C. Mitsuoka,
A. Uemura, H. Utsushi, M. Tamiru, S. Takuno, H. Innan, L. M. Cano,
S. Kamoun and R. Terauchi (2013). "QTL-seq: rapid mapping of
quantitative trait loci in rice by whole genome resequencing of DNA
from two bulked populations." Plant J 74(1): 174-183.
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