美吉生物

基因组测序 基因组重测序 BSA性状定位

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    BSA(bulk segregant analysis)是近年来兴起的一种快速简单的性状定位的方法,BSA性状定位针对目标性状,选择表型极端差异的亲本构建家系,对该家系目标性状表型极端的子代分别混合得到的两个样本池进行全基因组重测序,检测到的两池间DNA差异片段即为候选区域,可进一步定位到目标性状相关的基因或标记。利用该方法,可以快速的对单一性状进行精细定位,加速目标性状的功能基因组研究进程。

适用范围

      (1)适用于有参考基因组的物种。

      (2)发生性状分离的家系群体(F2、BC、DH、RIL等)。特殊情况下可使用F1群体。

技术优势

      (1)检测范围广:能够应对性状定位中的多种情况(隐性突变、显性突变、隐性致死突变等),适用于不同的性状特点。

      (2)方法简单:无需进行分子标记开发构建遗传图谱,有效缩短了育种时间,节约人力和物力。

      (3)量身定制分析策略:美吉生物针对性状和群体特征灵活运用多种分析策略,针对性的解决性状定位的种种问题。

      (4)周期短:仅仅45个工作日,即可完成一个性状的定位分析。

技术流程

    

重测序建库和测序流程


 

BSA生信分析流程


分析内容 

解决问题 

核心软件 

原始数据过滤 

对原始数据质控,过滤低质量的序列 

FastqQCNGS-QC 

参考基因组比对 

将测序的reads比对到参考基因组 

BWA/samtools 

多态性检测 

统计目标样本基因组多态性 

Samtools/GATK/CNVanotor/BreakDancer 

变异基因功能注释 

统计变异基因分布规律 

寻找变异丰富的功能分类 

Gene Annotation (In house)/Anovar/SnpEff 

混池差异分析 

找到与性状相关的分子标记和基因 

MutMap/QTL-seq/SHOREmap/NGM/Major-BSA(In house) 


技术参数


性状 

样品要求 

测序策略 

样本混合策略 

项目周期 

数量性状 

OD260/OD280=1。8-2。0,浓度>25ng/ul,总量>2ugDNA无降解,无污染。 

亲本≥10× 

子代池≥20× 

两个极端性状池,≥20/池。 

45个工作日出具结题报告。 

质量性状

亲本≥10× 

子代池≥30×

≥30/池。 



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案例一:通过QTL-seq检测鹰嘴豆种子重量性状的主效基因

    文章选择两个极端重量性状亲本进行杂交,采用单子传代法构建RIL群体,子代种子重量性状成正态分布排列(图1a)。选取子代极端性状个体构建两个混合池并测序,根据Δ(SNP_index)方法将与种子重量相关的性状位点定位在了1号染色体836,859-872,247 bp之间(图1b),并用传统QTL定位的方法验证了该结果。对目标区域的基因功能和表达情况进行研究,发现CSN8是调控种子重量性状的主效基因。

 

通过QTL-seq检测鹰嘴豆种子重量性状的主效基因


案例二: 用MutMap方法快速定位水稻盐胁迫相关的质量性状位点

    日本地震导致海啸爆发、海水倒灌农田,使当地原本肥沃的土地变成了盐碱地,水稻产量也受到影响,大幅下降。因此培育出耐盐品种的水稻对日本农业生产具有重要意义。科学家采用EMS诱变的方法对当地水稻品种 "Hitomebore" 进行了处理,获得了耐盐型突变株。利用耐盐型突变株和野生亲本构建家系,F2代个体表型出现3:1的分离比,说明耐盐性状是单基因控制的质量性状。选取带有目标性状的子代个体构建混合池并测序,将测序结果与野生亲本基因组比对,得到SNP位点,通过Δ(SNP_index)的方法将目标性状定位在6号染色体2.76-8.57Mb之间,在此区间筛选到与耐盐性状相关的基因(OsRR22)。该研究缩短了耐盐品种水稻的育种进程,将对当地水稻产量恢复做出巨大贡献。

 

水稻耐盐突变基因定位

 

参考文献

[1] Das S, Upadhyaya H D, Bajaj D, et al. Deploying QTL-seq for rapid delineation of a potential candidate gene underlying major trait-associated QTL in chickpea[J]. DNA Research, 2015: dsv004.

[2] Takagi H, Tamiru M, Abe A, et al. MutMap accelerates breeding of a salt-tolerant rice cultivar[J]. Nature biotechnology, 2015, 33(5): 445-449. 

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