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GWAS关联分析

什么是GWAS?

GWAS分析方法的原理是,在全基因组范围内选择遗传变异进行基因分型,统计分析每个变异与目标性状之间的关联性大小,最终确认其与目标性状之间的相关性。


GWAS技术路线图

样本选取原则


1.保证选取的群体能够具有足够的代表性

2.样本中不能有明显的亚群分化(例如生殖隔离等),因为明显的分化的群体会使得遗传背景的噪音较大

3.建议选择几个比较重要的表型性状作为研究的重点
         
数量性状:尽量选取目标表型有明显差异的个体,且表型的性状分布基本符合正态分布,保证有足够的多态性
   
质量性状:(case-control)每个群体(对照研究)选取一定量的样本


实验流程


?#30446;?#26500;建:500bp/200bp小片段?#30446;?br />
测序深度:重测序3-10X;转录组2-6G;
 


文献解读

英文题目:2015-Genetic discovery for oil production and quality in sesame 

群体选择共705份,中国405份 traditional landraces,95 份modern cultivars,来自于其它28个国家的 205 份accessions,所有样?#20998;?#23569;自交四代

测序平台Illumina Hiseq2500

测序深度全基因组重测序,平均2.6X,并选择两个有代表性的?#20998;諦aizhima 以及 Mishuozhima 进行高深度70X测序并进行de novo组装

性状研究54个农艺性状,在4个环境下测定,主要是产油性状及油质量性状

基因型填充k-nearest neighbour-based method (http://www.ncgr.ac.cn/fimg/down.html). 基因型缺失率从47.9% 降到 3.7%. 随机选了10个个体进行16X重测序,检测基因型填充准确性,发现?#24674;?#24615;达97.8%

群体变异检测:?#24067;?#27979;到SNP 5,407,981个,其中非同义突变254781个,覆盖了芝麻基因数的96.8%;对两个代表?#20998;?#36827;行高深度重测序并拼接,contig N5047K

结果与?#33268;?/span>
群体结构分析:进化树发现可以分为南北方,Fst分析结果表明两个群体之间分化不显著(0.02)有研究报道芝麻起原于南亚地区,北方的?#20998;?#21487;能是经历长期驯化形成的,但是群体分化分析表明,两个?#20998;?#20043;间差异并不显著,现代栽培?#20998;?#30340;基因组杂合度略高于传统的栽培?#20998;鄭?#32508;上,鉴于群体分化指数?#31995;停?#32676;体分层不显著,且现代与传统栽培?#20998;?#24046;别也不是很明显,本群体适于进行GWAS分析。

 

表型数据调查:对表型数据进行分布图绘制,大多数有丰富的表型变异GWAS前可以?#27599;突?#31616;单做一下表型分布调查,评估性状是否适合进行GWAS分析

 

全基因组关联分析:筛选MAF大于0.03180万个SNP用进GWAS分析,分析4个环境下的56个重要农艺性状,通过功能分析,得到46个候选基因

 

全基因组关联分析热点:GWAS显著的SNP位点进行热点区统计,具体是以500K为步长进行划窗,窗口内显著的SNP大于5个计为热点区域,全基因组共找到17个热点区域

 

油份和组成主效基因:对含油量进行GWAS分析,得到13个显著的位点,有四个基因在脂酶及脂肪转运蛋?#29366;?#35874;途径中显著影响油份含量的几个位点中,有4个都是与油脂合成相关,其余的两个中,最显著的信号在SiNST1基因中,同样也最显著地影响芝麻素,芝麻酚及蛋白含量性状,发现高油?#20998;?#20013;是C型,低油?#20998;?#20013;是A型,同时木质素含量相反地是A型高于C型,而且报道发现此基因处于木质素合成通?#20998;校?#30001;此推测由于加速木质素合成影响了其它营养物质的合成;另外一个SiPPO基因,发现突变型在种子中几乎不表达,而且通过选择清除分析发现此基因处于强烈的选择状态,而且此基因还显著影响了种皮性状,预测这个基因编码产生黑色素的酶类,可能会影响黑,白芝麻的形成,但是如何影响油份性状还不清楚

 

蒴果数主效基因:蒴果数是产量性状,GWAS定位到一个显著的错义突变位点,并且通过保守性分析,发?#32456;?#20010;位点是极度保守的

参考文献:

Wei X, Liu K, Zhang Y, et al. Genetic discovery for oil production and quality in sesame[J]. Nature communications, 2015, 6.

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