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基因組測序 簡化基因組測序 群體進化

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群體進化研究是指通過獲得某物種自然群體各亞群的SNPInDel等變異信息。然后基于群體變異信息,解析群體的遺傳多樣性、遺傳結構、基因交流情況、物種形成機制以及群體進化動態等生物學問題,從分子層面深入研究該物種的進化歷程。

簡化基因組技術通過對基因組DNA進行酶切后再建庫測序,極大的降低了建庫和測序成本,更為重要的是簡化基因組不受參考基因組限制,可研究的物種更為廣泛。

適用范圍:

同一物種不同的亞種和品系;

不同地理分布的群體;

每個群體至少10個樣本,總樣本量不少于30個。

技術優勢:

快速精準高效的解析基因組之間的差異,獲得廣泛的分子標記;

快速高效:僅僅66個工作日即可完成全部分析內容,快速解析群體遺傳學的相關信息;

精準分析:10年以上項目經驗的專業分析人員深入解析,精確解決科研過程中的各個問題。

技術流程

 

簡化基因組建庫及測序流程


簡化基因組群體進化分析流程


分析內容

解決問題

核心軟件

變異檢測

準確定位變異位點

Stacks/pyRAD

群體結構分析

構建系統進化樹、進行PCA分析和主成分分析,確定樣本間進化關系

Mega/Phylip/RaxML/PhyML/Structure/smart PCA

種群歷史分析

討論樣本支系之間的分化歷史

?a?i/DIYABC/PSMC

選擇性消除分析

不同群體進化過程中的選擇性消除揭示與選擇相關的關鍵基因

Selective Sweep(In house)/SweepFinder

基因功能注釋與富集分析

統計候選基因分布規律尋找性狀相關的功能基因

Gene Annotation (In house)






測序技術

RAD

GBS

建庫

單酶切+隨機打斷+片段篩選

雙酶切+片段篩選

測序策略

Illumina PE150

Illumina PE150

測序深度

推薦1-2×

每個Tag≥10×

項目周期

66個工作日

66個工作日

案例一:RAD-seq探究袖蝶進化分析,揭示其翅膀顏色模型的適應性機制

研究對秘魯和厄瓜多爾兩個雜交地帶的袖蝶屬內的H. eratoH. melphomene兩個物種的139個樣本進行了RAD測序,根據獲得的大量的多態性遺傳標記,對蝴蝶翅膀模式進行了分析,找到了之前未曾報道過的控制袖蝶翅膀顏色的候選位點,并在厄瓜多地區發現了新的H. melphomene種群1。通過比較發現:在袖蝶屬基因組中,大部分的遺傳變異區與其翅膀的顏色相關。

     

不同地區袖蝶的系統進化研究


關聯分析和FST outlier揭示蝴蝶翅膀模型


案例二:歐洲鱸魚群體進化研究

       文章對歐洲鱸魚進行了基因組測序,并對100個采自大西洋和地中海的野生鱸魚樣本進行了RAD測序。FST分析發現:雖然兩個種群間的基因組差異性較小(FST=0.028),但基因組上的一些區域卻表現出了較大的差異(圖1)。通過比較7個不同進化模型的聯合等位基因頻譜后發現兩個海域種群存在不均勻的基因滲透現象,導致了其種群的分化(圖2)。

各群體遺傳參數在基因組上的分布

2 PCA分析群體歷史分析

參考文獻


[1] Nadeau N J, Ruiz M, Salazar P, et al. Population genomics of parallel hybrid zones in the mimetic butterflies, H. melpomene and H. erato[J]. 2014, 24(8): 1316-1333. Genome Research.

[2]Tine M, Kuhl H, Gagnaire P A, et al. European sea bass genome and its variation provide insights into adaptation to euryhalinity and speciation[J]. Nature communications, 2014, 5.


(1)用簡化基因組研究群體進化的優勢是什么?

一般情況下,群體進化研究涉及較大的樣本量,簡化基因組可以大幅減少測序成本的支出。另外,用簡化基因組測序策略研究群體進化可以不受參考基因組限制,研究物種范圍更廣泛。


2)有參和無參的區別是什么?

對于發現突變信息而言,有參考基因組進行序列比對和變異檢測的效率和準確率更高。而且,可以定位受選擇的基因,研究群體的連鎖不平衡現象。

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