[發(fā)明專利]一種基于LD精減GBS標(biāo)記劃分玉米群體結(jié)構(gòu)的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110734163.2
• 申請(qǐng)日: 2021-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN113450878A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔震海;劉濤;賀偉;阮燕曄;張敖;董小妹;曹慧穎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G16B40/00
• 分類號(hào): G16B40/00;C12Q1/6895
• 代理公司: 濟(jì)南市新圖新夏天專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37330
• 代理人: 陳體芝

本發(fā)明涉及分子育種技術(shù)領(lǐng)域，且公開了一種基于LD精減GBS標(biāo)記劃分玉米群體結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟：S1：設(shè)置LD精減梯度篩選記：根據(jù)連鎖不平衡利用plink軟件對(duì)GBS數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選（利用系統(tǒng)命令符操作plink），最后可以得到四個(gè)梯度精減的分子標(biāo)記集；S2：數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換：通過S1步驟利用plink篩選結(jié)束后會(huì)生成prune.in文件和prune.out文件；S3：初步判斷群體結(jié)構(gòu)：以篩選后基因型文件為輸入文件，然后對(duì)群體結(jié)構(gòu)分析，最后根據(jù)Delta K作為判定群體最佳亞群個(gè)數(shù)（K值）依據(jù)。該一種基于LD精減GBS標(biāo)記劃分玉米群體結(jié)構(gòu)的方法，可大量減少GBS的分子標(biāo)記數(shù)量，以降低運(yùn)算量，并增加其準(zhǔn)確性，解決了部分軟件如BIO?R、STRUCTURE無法載入GBS原始數(shù)據(jù)的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及分子育種技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于LD精減GBS標(biāo)記劃分玉米群體結(jié)構(gòu)的方法。

背景技術(shù)

玉米是異交作物，連鎖不平衡（linkage disequilibrium，LD）衰退迅速。連鎖不平衡是指分屬兩個(gè)或兩個(gè)以上基因座位的等位基因同時(shí)出現(xiàn)在一條染色體上的幾率高于隨機(jī)出現(xiàn)的頻率。簡單地說，只要兩個(gè)基因不是完全獨(dú)立地遺傳，就會(huì)表現(xiàn)出某種程度的連鎖，這種情況就叫連鎖不平衡。玉米作為LD衰減快的作物群體，多樣性好，容易進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）和數(shù)量性狀基因的定位。

隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，分子標(biāo)記技術(shù)已然成為群體結(jié)構(gòu)劃分以及遺傳多樣性分析的重要手段。單核苷酸多態(tài)性 (Single Nucleotide Polymorphism， SNP)是繼RFLP和SSR標(biāo)記后的第三代基因遺傳標(biāo)記（宋偉等，2013）。GBS技術(shù)(genotyping by sequencing)是目前比較常見的一種簡化基因組SNP測序技術(shù)，該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是利用甲基化敏感的限制性內(nèi)切酶ApeKI，回避了基因組的主要重復(fù)區(qū)域，對(duì)基因組DNA進(jìn)行酶切，并對(duì)酶切片段進(jìn)行高通量測序，這使得多樣本高通量測序得以實(shí)現(xiàn)（Poland J A et al.2017）。同時(shí)GBS獲得的短讀序列可以通過有參照基因組或者無參照基因組的形式進(jìn)行拼接，從而獲得高密度的SNP標(biāo)記（王小柯等，2017）。該技術(shù)的缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生大量低質(zhì)量的SNP，這將對(duì)生物信息學(xué)分析造成較大挑戰(zhàn)。目前，GBS技術(shù)作為基因分型的重要手段，已經(jīng)在品種識(shí)別以及種質(zhì)鑒定中廣泛應(yīng)用（Wong et al.2015）。Crossa et al.（2013）利用GBS測序技術(shù)產(chǎn)生的SNP標(biāo)記對(duì)育種群體進(jìn)行了基因組預(yù)測，結(jié)果表明未簡化的GBS數(shù)據(jù)結(jié)合系譜信息的預(yù)測精度并不高，可能與GBS測序產(chǎn)生了大量干擾標(biāo)記有關(guān)。Marees A T et al.（2018）利用LD展示了一種LD精減技術(shù)（LD Pruning），這是一種篩選SNP的方法，基于指定的LD閾值將窗口附近的近似不相關(guān)的SNP過濾掉。可通過此方法來降低GBS數(shù)量，但是精減結(jié)果的準(zhǔn)確性還沒有報(bào)道。

群體結(jié)構(gòu)是一個(gè)物種最基本的特征之一，它受突變、遷移、選擇和遺傳漂變的共同作用，同時(shí)還和物種的進(jìn)化歷史和生物學(xué)特性有關(guān)，因此確定一個(gè)物種的群體遺傳結(jié)構(gòu)是了解其群體生物學(xué)的第一步（Brown A H D et al.1989）。自上世紀(jì)80年代開始，我國育種者對(duì)玉米群體結(jié)構(gòu)劃分的研究越來越重視，實(shí)踐結(jié)果證明，同一群體內(nèi)自交系所產(chǎn)生的雜種優(yōu)勢較小，而不同群的自交系往往可以產(chǎn)生較強(qiáng)的雜種優(yōu)勢（趙久然等，2017）。因此，群體結(jié)構(gòu)的劃分對(duì)于玉米種質(zhì)的改良以及創(chuàng)新尤為重要。Wu et al.(2016）利用7497個(gè)SNP對(duì)玉米群體進(jìn)行群體結(jié)構(gòu)劃分，結(jié)果表明該群體可分為三個(gè)亞群，Nelimor C et al.（2020）利用5974個(gè)SNP將非洲地方玉米群體分為三個(gè)亞群，這表明少量的SNP可以用于群體結(jié)構(gòu)的劃分。同時(shí)群體結(jié)構(gòu)通常會(huì)導(dǎo)致群體間遺傳變異等位基因頻率的差異，所以將群體結(jié)構(gòu)加入到GWAS分析當(dāng)中可以防止由群體差異引起的假陽性關(guān)聯(lián)，使得GWAS分析結(jié)果更加準(zhǔn)確（Teo Yik Y et al.2008）。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供了一種基于LD精減GBS標(biāo)記劃分玉米群體結(jié)構(gòu)的方法，解決了上述背景所提出的問題。