GWAS(Genome-wide association study)，即全基因組關(guān)聯(lián)分析，是指在人類全基因組范圍內(nèi)找出存在的序列變異，即單核苷酸多態(tài)性(SNP)，從中篩選出與疾病相關(guān)的SNPs。全基因組關(guān)聯(lián)研究是一種檢測(cè)特定物種中不同個(gè)體間的全部或大部分基因，從而了解不同個(gè)體間的基因變化有多大的一種方法。不同的變化帶來(lái)不同的性狀，如各種疾病的不同。在人類中，這種技術(shù)發(fā)現(xiàn)了特定基因與疾病的關(guān)聯(lián)，如被稱為年齡相關(guān)性黃斑變性的眼部疾病和糖尿病。
多種關(guān)聯(lián)分析模型，根據(jù)需求不同提供個(gè)性化分析
擁有強(qiáng)大生信分析團(tuán)隊(duì)，快速分析SNP芯片/全基因組測(cè)序獲得的SNP譜
不同品種、亞種、地方種/種質(zhì)庫(kù)/混合家系/野生資源/半同胞家系/全同胞家系/野生資源
A：解釋基因-變異-環(huán)境因素之間的相互作用關(guān)系需要使用GWAS對(duì)更多微效的與疾病關(guān)聯(lián)的基因變異進(jìn)行研究。
A：人群混雜(Population Stratification)是在大樣本研究中導(dǎo)致假陽(yáng)性、假陰性結(jié)果出現(xiàn)的重要原因之一。使用分層分?jǐn)?shù)法(Stratification-score approach)控制人群分層、運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析手段控制人群混雜的影響、采用基于家系的關(guān)聯(lián)研究均能夠避免人群混雜對(duì)關(guān)聯(lián)結(jié)果分析的影響。
The genome sequence of allopolyploid Brassica juncea and analysis of differential homoeolog gene expression influencing selection
異源四倍體芥菜（AABB）屬于十字花科蕓薹屬，是重要經(jīng)濟(jì)作物，主要包括菜用和油用芥菜兩大類群，種植范圍較廣，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較大。菜用芥菜主要分布在中國(guó)等東亞國(guó)家和地區(qū)，油用芥菜主要分布在印度等南亞國(guó)家和地區(qū)。芥菜是“禹氏三角”中重要的一員，由白菜和黑芥雜交后加倍而來(lái)，至少發(fā)生了三次古多倍化事件，因此非常具有研究?jī)r(jià)值。但是由于其為異源多倍體，相關(guān)的全基因組測(cè)序工作一直很難開展。來(lái)自浙江大學(xué)、北京百邁客等單位的團(tuán)隊(duì)共同合作，利用最新的測(cè)序技術(shù)（PacBio+BioNano），成功的組裝出高質(zhì)量的芥菜基因組圖譜，為進(jìn)一步改良芥菜的農(nóng)藝性狀提供了基礎(chǔ)，為多倍體物種遺傳育種提供了新的方向。同時(shí)，也從多角度論證了芥菜A亞基因組起源問(wèn)題，揭示了多倍體亞基因組間同源基因表達(dá)與選擇機(jī)制。
1、芥菜A亞基因組起源問(wèn)題
芥菜的基因組是異源四倍體（AABB），在“禹氏三角”中由白菜（AA），黑芥（BB）雜交后加倍形成，在演化過(guò)程中變異類型非常豐富。問(wèn)題是油用芥菜的AA和菜用芥菜的AA是來(lái)自同一個(gè)亞種，還是來(lái)自多個(gè)亞種呢，這個(gè)問(wèn)題就是A亞基因組的起源問(wèn)題。
如上圖，a中對(duì)芥菜A、白菜A、甘藍(lán)型油菜A進(jìn)行共線性分析，可以發(fā)現(xiàn)其是高度共線的。
我們對(duì)10個(gè)菜用的芥菜、7個(gè)油用的芥菜，5個(gè)甘藍(lán)型油菜基因組、27個(gè)白菜基因組（多亞種）進(jìn)行了重測(cè)序分析，并繪制如上圖b中的進(jìn)化樹。從b圖中可以看到芥菜全部聚在一起，沒(méi)有出現(xiàn)分散的情況，說(shuō)明芥菜中A的基因組是來(lái)源于同一個(gè)亞種，屬于單系起源。
C圖中對(duì)同源物種和芥菜進(jìn)行了進(jìn)化樹構(gòu)建，并計(jì)算了芥菜分化的具體時(shí)間為3-5萬(wàn)年。
除了從群體的角度研究了芥菜亞基因組A起源問(wèn)題，還從PCA聚類和Fixed SNP角度驗(yàn)正了單系起源的結(jié)論。
2、基因表達(dá)的dominance現(xiàn)象
由于芥菜基因組是異源四倍體，也就是說(shuō)基因組中存在兩套非常相似的亞基因組，那么在基因表達(dá)的過(guò)程中，位于兩套亞基因組上的等位基因的表達(dá)模式是怎么樣的呢，是一起表達(dá)，是相互抑制，還是一方占主導(dǎo)？
通過(guò)計(jì)算等位基因的表達(dá)量，發(fā)現(xiàn)在不同的時(shí)期，不同組織之間，發(fā)現(xiàn)存在dominance基因，存在dominance的基因經(jīng)受的選擇壓力大于Neutral基因（不存在dominance現(xiàn)象，功能非常重要，純化作用較強(qiáng)，不輕易突變），但是小于Subordinate基因（作用不重要，純化作用較小，易丟失）。
3、油用芥菜和菜用芥菜的選擇與分化
通過(guò)菜用和油用芥菜群體進(jìn)行選擇清除分析，發(fā)現(xiàn)dominance的基因被篩選出來(lái)的比例較高，同時(shí)結(jié)合轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，這部分基因在油用和菜用兩個(gè)群體中差異表達(dá)。同時(shí)通過(guò)上面的分析發(fā)現(xiàn)與硫苷，脂類代謝顯著相關(guān)并且存在dominance的基因組，這些基因在油用菜用群體中有各自獨(dú)特基因分型。
參考文獻(xiàn)
The genome sequence of allopolyploid Brassica juncea and analysis of differential homoeolog gene expression influencing selection.
Fst 分布圖橫坐標(biāo)代表不同的染色體名稱，縱坐標(biāo)代表相應(yīng)染色體窗口內(nèi)Fst 值，另外的兩條虛線代表兩種選擇閾值（top 5%或 1%）。
θπ 選擇消除分析圖 圖中橫坐標(biāo)表示染色體位置，縱坐標(biāo)反映核苷酸多態(tài)性水平。從圖中可以看出，在1 號(hào)染色體的不同位置，玉米的parviglumis 品種（綠線）、地方品種（紅線）和改良品種（藍(lán)線）的多態(tài)性水平。
全基因組關(guān)聯(lián)分析結(jié)果注：左側(cè)為曼哈頓圖，為遺傳標(biāo)記效應(yīng)值即經(jīng) F 檢驗(yàn)的全基因組P 值按染色體上物理位置排序圖，橫坐標(biāo)為基因組坐標(biāo)，縱坐標(biāo)-log10P，P值越小關(guān)聯(lián)性越強(qiáng)，表現(xiàn)為縱坐標(biāo)越大。
GWAS 強(qiáng)關(guān)聯(lián) SNP 位點(diǎn)功能注釋注：圖中紅線表示關(guān)聯(lián)最顯著的 SNP 位點(diǎn)（即P值最小的位點(diǎn)），藍(lán)線表示顯著關(guān)聯(lián)的閾值，綠色表示注釋的基因（對(duì)關(guān)聯(lián)最顯著 SNP位點(diǎn)兩側(cè) 50kb 范圍內(nèi)的基因進(jìn)行注釋）。
GWAS 強(qiáng)關(guān)聯(lián) SNP 位點(diǎn)功能注釋注：圖中紅線表示關(guān)聯(lián)最顯著的 SNP 位點(diǎn)（即P值最小的位點(diǎn)），藍(lán)線表示顯著關(guān)聯(lián)的閾值，綠色表示注釋的基因（對(duì)關(guān)聯(lián)最顯著 SNP位點(diǎn)兩側(cè) 50kb 范圍內(nèi)的基因進(jìn)行注釋）。
單體型圖譜注：C 圖為曼哈頓圖，為遺傳標(biāo)記效應(yīng)值即經(jīng) F 檢驗(yàn)的全基因組 P 值按染色體上物理位置排序圖， 橫坐標(biāo)為基因組坐標(biāo)，縱坐標(biāo)-log10P，P 值越小關(guān)聯(lián)性越強(qiáng)，表現(xiàn)為縱坐標(biāo)越大，紅色標(biāo)記為顯著 性相關(guān)位點(diǎn)。D 和 E 圖分別為 C 圖中顯著性位點(diǎn)附近的單倍體型圖，上方為曼哈頓圖，下方為代表連鎖關(guān)系的 LD圖，顏色越深表示連鎖越緊密，而 E 圖中用黑色邊框標(biāo)記出的范圍為 block 范圍。
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