[發明專利]一種利用景觀基因組學評估物種適應潛力的方法及應用

有效

• 申請號: 201810563046.2
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN108875300B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 李永;雷雅凱;張凌;郭楠;張雪霞;賀丹;張曼;栗燕;張淑梅;李青
• 申請（專利權）人: 河南農業大學
• 主分類號: G16B40/00
• 分類號: G16B40/00;G16B20/00;C12Q1/6895
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 俞曉明

1.一種利用景觀基因組學評估物種適應潛力的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，確定待研究的區域范圍，并在該區域范圍內采集樣品；

S2，基因分型

提取S1中樣品的DNA，對所有樣品個體進行基因分型檢測，得到基因分型檢測的原始數據；基因分型檢測步驟如下：用熒光標記的通用引物擴增樣品的DNA，將擴增產物放在基因測序儀上進行基因分型檢測；

S3，數據分析

讀取基因分型檢測的原始數據，如果有熒光峰的打分為1，如果沒有熒光峰則打分為0，根據熒光峰的有無將基因分型檢測結果轉為1/0矩陣，然后以所得到的1/0矩陣為基礎進行以下群體遺傳分析：

(1)通過基于貝葉斯的程序STRUCTURE 2.3.4對物種的種群遺傳結構進行分析，獲得最能代表主要種群遺傳結構的K的最佳值；

(2)異常位點檢測，獲得基因異常位點的數據矩陣；

(3)將(2)檢測到的基因異常位點與環境作關聯分析，進行適應性基因位點檢測，獲得適應性基因位點數據矩陣；

(4)將(3)得到的適應性基因位點數據矩陣根據軟件的格式要求導入到ARLEQUIN3.5軟件中，分析得到基于環境相關基因位點計算的基因分化值F_ST(E)；從所述1/0矩陣中刪除(3)得到的適應性基因位點數據矩陣后，剩余數據矩陣為非適應基因位點數據矩陣，將非適應基因位點數據矩陣根據軟件的格式要求導入到ARLEQUIN3.5軟件分析得到基于非環境相關基因位點計算的基因分化值F_ST(NE)；

(5)景觀適應指數LAI的建立

我們構建出式①的模型：

式①中，F_ST(E)為基于環境相關基因位點計算的基因分化值，Nm是種群間的基因流，Nm值根據計算，F_ST(NE)是基于非環境相關基因位點計算的基因分化值；

S4，通過景觀適應指數LAI評估物種的適應潛力：LAI值越大說明該物種的適應潛力越大。

2.根據權利要求1所述的利用景觀基因組學評估物種適應潛力的方法，其特征在于，所采集樣品應為野生樣本，并且待評估物種的采樣范圍應覆蓋待研究的區域范圍內該物種的全部分布區。

3.根據權利要求1所述的利用景觀基因組學評估物種適應潛力的方法，其特征在于，S2中，用熒光標記的SCOT通用引物擴增樣品的DNA。

4.根據權利要求1-3任一項所述的利用景觀基因組學評估物種適應潛力的方法，其特征在于，所述樣品的物種為白皮松、黃櫨或者連翹。

5.根據權利要求1所述的利用景觀基因組學評估物種適應潛力的方法，其特征在于，S3中(1)的具體步驟如下：將基于貝葉斯的程序STRUCTURE 2.3.4參數設置為：獨立等位基因頻率的非混合模型，K值設置為1到所采樣品的種群數數值；對每個K值進行10次重復運行、20,000次馬爾可夫鏈蒙特卡洛迭代和100,000次重復；根據最高的ΔK值評估出最能代表主要群體結構的最佳K值；ΔK值由Structure Harvester軟件計算。

6.根據權利要求5所述的利用景觀基因組學評估物種適應潛力的方法，其特征在于，異常位點檢測包括兩種方法：

第一種：在利用軟件BayeScan 2.1中使用貝葉斯方法檢測異常位點，計算時使用以下參數：輸入1/0矩陣的數據，樣本大小為5000，細化間隔為10，運行次數為20次，運行長度為5000，以及額外的刻錄50000次迭代，后驗概率0.76的基因位點被認為是異常位點；

第二種：使用軟件Arlequin 3.5.1.2檢測；采用該軟件的等級島嶼模型，輸入1/0矩陣的數據，并采用以下參數計算了離群點：100個模擬DEMES和20000個聚結模擬；為降低假發現率，排除等位基因頻率小于5％的位點，將95％置信區間外的位點視為異常位點。