最近到了提交國(guó)自然的最后時(shí)期，小編猜今年一定還有老師想要申請(qǐng)——解析一個(gè)性狀的調(diào)控機(jī)制——這類課題，那這么大的課題，第一步我們要干什么呢？那肯定是獲得群體材料了，一般為全世界收集的核心種質(zhì)資源材料組成的自然群體和雙親構(gòu)建遺傳群體，那這些群體材料怎么用呢，這是老師們所關(guān)注的重點(diǎn)。
想要研究一個(gè)性狀的調(diào)控機(jī)制或一個(gè)生物學(xué)現(xiàn)象的原因，通常是先從基因定位開始，而其主流的三種方法是遺傳圖譜、混池分離分析（BSA）和全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）。通常三者之間可以聯(lián)合分析，又或是和轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行聯(lián)合分析，將定位區(qū)域縮小或候選基因的數(shù)目減少。
思路1、遺傳圖譜+GWAS
傳統(tǒng)的QTL分析是利用雙親得到的遺傳群體構(gòu)建遺傳圖譜結(jié)合表型對(duì)目標(biāo)性狀進(jìn)行定位，這種方法主要依賴于雙親的遺傳多樣性，且QTL的檢測(cè)效果在不同群體間存在差異，同時(shí)有的定位結(jié)果可能比較大，包含了較多的基因，無(wú)法找到潛在的候選基因進(jìn)行研究。而利用自然群體的全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWAS)可以克服QTL分析的局限性，縮小候選區(qū)域，但GWAS假陽(yáng)性比QTL分析高，因此兩者聯(lián)合可以在一定程度上彌補(bǔ)彼此的不足。
接下來(lái)就跟大家分享一遍辣椒遺傳圖譜和GWAS聯(lián)合分析的文章。
研究意義
材料方法
材料：2個(gè)RIL群體（PD群體：120株；TH群體：85株）+1個(gè)自然群體（208份）
表型調(diào)查：利用高效液相色譜法（HPLC）測(cè)定辣椒堿類物質(zhì)含量（辣椒堿、二氫辣椒堿和總辣椒堿）
1）‘PD’RIL和‘TH’RIL群體：分別進(jìn)行3個(gè)和2個(gè)環(huán)境表型鑒定，為了減小果實(shí)大小的影響，均為取其果實(shí)的胎盤組織用于辣椒堿類物質(zhì)提取。
2）GWAS群體：一年表型鑒定，冷凍干燥整個(gè)果實(shí)用于辣椒堿類物質(zhì)提取，三次生物學(xué)重復(fù)。
測(cè)序手段：簡(jiǎn)化測(cè)序（TH群體和GWAS材料）和重測(cè)序數(shù)據(jù)（PD群體）
技術(shù)路線如下：
主要結(jié)果
QTL定位結(jié)果：利用120個(gè)PD單株構(gòu)建的重測(cè)序遺傳圖譜和3個(gè)環(huán)境下的56個(gè)單株表型數(shù)據(jù)定位到22個(gè)QTL位點(diǎn)。其中LOD值最高的是PD-dicap1.1 （LOD=8.7），表型變異率（R2）最高的是PD-dicap10.2 (28.8%)。同樣地，85個(gè)TH單株構(gòu)建的簡(jiǎn)化圖譜和2個(gè)環(huán)境的表型數(shù)據(jù)定位到22個(gè)QTL位點(diǎn)。其中LOD值（LOD=9.9）和R2（18.8%）最高的都是TH-cap2.2。兩者分析時(shí)均用CM334作為參考基因組，因此可以對(duì)2個(gè)群體的QTL定位結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)PD群體的9個(gè)QTL位點(diǎn)與TH群體的7個(gè)QTL位點(diǎn)的物理位置重疊。
圖1、QTL定位結(jié)果
GWAS結(jié)果：208份材料的簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)與一年表型數(shù)據(jù)進(jìn)行GWAS分析定位到99個(gè)與辣椒堿顯著相關(guān)的SNP，分別對(duì)應(yīng)69個(gè)block區(qū)，含有213個(gè)基因。
聯(lián)合分析結(jié)果：基于相同的參考基因組，通過(guò)比較QTL分析與GWAS分析的定位結(jié)果的物理位置發(fā)現(xiàn)GWAS結(jié)果中10個(gè)區(qū)域與本研究QTL定位結(jié)果重疊，查詢注釋結(jié)果，發(fā)現(xiàn)5個(gè)基因與辣椒素生物合成途徑相關(guān)基因。
圖2、GWAS定位結(jié)果
思路2、遺傳圖譜+轉(zhuǎn)錄組
轉(zhuǎn)錄組是通過(guò)研究多個(gè)樣品在不同時(shí)期和或不同組織部位之間基因表達(dá)的差異，從而找到與性狀相關(guān)的基因，但這種通常是全基因組范圍內(nèi)且不能鎖定性狀相關(guān)區(qū)域。而遺傳圖譜可以鎖定性狀相關(guān)區(qū)域，但不能確定具體是哪個(gè)基因。結(jié)合轉(zhuǎn)錄組和遺傳圖譜，可以鎖定在某個(gè)區(qū)域內(nèi)，某些基因或某個(gè)基因與性狀相關(guān)，用于后續(xù)驗(yàn)證。
接下來(lái)就跟大家分享一篇高粱遺傳圖譜和轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合分析的文章。
研究意義
材料與方法
作圖材料：CK60（氮敏感）和San Chi San（耐氮）雜交得到RIL群體，208個(gè)單株。
RNA-seq：雙親及2個(gè)混池（RIL中高、低NUE池，分別混5株），處理后3周時(shí)取根部
表型評(píng)價(jià)：2年2點(diǎn)重復(fù)試驗(yàn)
田間條件：分別將雙親及RIL群體種植于低N田（LN）和正常田（NN）；低N田供給的是N含量為0 kg. ha?1的合成肥，且用燕麥和玉米輪作耗盡其中的N素；正常田的供給的是N含量為100 kg. ha?1的無(wú)水氨肥，與大豆輪作補(bǔ)充N素。
表型鑒定：葉綠素含量、形態(tài)和產(chǎn)量性狀，共11個(gè)性狀
利用便攜式葉綠素儀測(cè)量營(yíng)養(yǎng)期、開花期時(shí)第三片葉以及成熟期植株頂部向下6片葉的葉綠素含量（Chl1、Chl2和Chl3），均進(jìn)行3次生物學(xué)重復(fù)；株高（PH）：在生理成熟時(shí)從植株基部到穗尖的測(cè)量；花期（AD）：統(tǒng)計(jì)50%的植株開花的天數(shù)；穗頭水分含量（MC2）：收獲時(shí)測(cè)量鮮重，熱風(fēng)機(jī)10-14d后測(cè)量干重，3株單穗鮮重和干重的差異（%）為MC2；秸稈含水率（MC1）：方法穗部測(cè)量；生物量（BY）：3株地上組織干重的均值；產(chǎn)量（GY）：3株脫粒后粒重的均值；千粒重（TGW）；粒稈比（GS，%）：產(chǎn)量/生物量。
方法：Mapmaker/EXP 3.0和?IciMapping用于遺傳圖譜構(gòu)建，WinQTLcart2.5用于QTL定位
主要結(jié)果
可靠QTL位點(diǎn)：9個(gè)主效QTL與本實(shí)驗(yàn)室之前CK60/China17群體的的定位結(jié)果重疊，其中qAD-9在2個(gè)環(huán)境（LN和NN）下的定位結(jié)果一致。比較本實(shí)驗(yàn)多個(gè)環(huán)境下定位結(jié)果，找到的2個(gè)穩(wěn)定QTL，分別為qAD-9和qTGW-3，R2分別為9.2%和15%。這些均側(cè)面驗(yàn)證了哪些是可靠QTL位點(diǎn)。
RNA-seq結(jié)果：雙親RNA-seq找到486個(gè)DEG，兩個(gè)RIL池的RNA-seq找到131個(gè)DEG，兩者取交集得到54個(gè)差異基因，認(rèn)為這些基因可能與耐氮性狀相關(guān)的基因。
QTL定位與RNA-seq所用的參考基因組相同，從而兩者結(jié)果聯(lián)合得到2個(gè)基因（此處，作者寫的很含蓄~~~）。這篇文章就寫到了這里，但是我們可以看出后續(xù)作者會(huì)對(duì)2個(gè)主效QTL及這2個(gè)基因進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。
圖3、QTL定位結(jié)果
以上2篇文章都通過(guò)聯(lián)合分析找到了個(gè)位數(shù)的基因，并沒有做后續(xù)的驗(yàn)證就發(fā)文章了，是不是很心動(dòng)~~~
你也許會(huì)有疑問，怎么不見BSA的身影，因?yàn)槠南拗?，這里并沒有寫，但是遺傳圖+BSA，BSA+GWAS和BSA+轉(zhuǎn)錄組這種思路當(dāng)然也是可以的，但需要注意的是BSA最適合的是質(zhì)量性狀（數(shù)量性狀的主效位點(diǎn)呢，可以是可以，但是表型調(diào)查要細(xì)心，誰(shuí)讓數(shù)量性狀就是這么不讓人省心呢），而遺傳圖譜就不用注意這一點(diǎn)了，無(wú)論質(zhì)量性狀還是數(shù)量性狀，它都能定位。
綜上給大家介紹的是聯(lián)合分析的策略來(lái)縮小區(qū)間，那是否還有其他的方法呢？當(dāng)然有，想了解嘛？敬請(qǐng)期待下期…….
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