利用基因型填补整合油菜群体用于黑胫病抗性的全基因组关联分析和基因组预测

【字体: 时间:2025年03月05日 来源:BMC Genomics 3.5

编辑推荐:

  为利用不同平台基因分型的种质资源,研究人员对油菜开展相关研究,发现整合群体有优势,且评估了填补准确性。

  在农业生产的大舞台上,油菜(Brassica napus L.)作为全球广泛种植的油料作物,扮演着举足轻重的角色。然而,一种名为黑胫病的病害,如同隐藏在暗处的 “杀手”,时刻威胁着油菜的产量。它由真菌病原体 Leptosphaeria maculans 引起,严重时能让油菜减产 80% ,给农业带来巨大损失。
与此同时,现代植物育种的发展对基因分型技术提出了高要求。低成本的基因分型测序(GBS)和低覆盖度全基因组测序(skim-WGS)等技术虽已出现,但如何整合这些不同平台产生的遗传资源,成了摆在科研人员面前的难题。在这样的背景下,来自 Agriculture Victoria 等机构的研究人员,开启了一项旨在解决上述问题的研究,相关成果发表在《BMC Genomics》杂志上。

研究人员开展此项研究的目的明确,一是评估 Minimac、Beagle 和 GLIMPSE 三种基因分型填补软件的性能;二是用最佳方法填补数据集并整合;三是探究整合数据集在油菜黑胫病抗性的全基因组关联研究(GWAS)和基因组选择(GS)中的表现。

为达成研究目的,研究人员采用了一系列关键技术方法。首先,收集了三个不同平台基因分型的油菜数据集,包括 GBS-t 数据集、skim-WGS 数据集和 10× 全基因组测序(WGS)数据集。对这些数据集进行严格的筛选和预处理后,利用不同软件进行基因型填补,再将填补后的数据集进行整合。同时,开展田间试验获取油菜黑胫病抗性的表型数据,并运用多种统计模型进行数据分析,如利用混合线性模型(MLM)进行 GWAS 分析,使用 GBLUP 模型估计狭义遗传力()和预测能力(PA)等。

研究结果主要体现在以下几个方面:

  • 经验性填补准确性:Minimac3 从 GBS-t 密度到 WGS 的填补准确性中等,平均为 0.64。通过去除 Minimac3 报告的 Rsq<0.2 的单核苷酸多态性(SNP),显著提高到 0.82。在从不同低覆盖度到全覆盖度 WGS 的填补中,GLIMPSE 的比 Beagle 更高,在 0.5× 和 1.0× 覆盖度时优势明显,分别达到 0.88 和 0.9,比 Beagle 高 16% 。
  • 整合数据集的群体结构:整合三个基因型数据集后,发现共享的约 921K SNPs 在 A 基因组比 C 基因组分布更均匀。基于基因组关系矩阵(GRM)的主成分分析显示,PC1 能明显区分冬油菜、春油菜和双单倍体(DH)系,DH 系与春油菜有重叠但更具多样性,WGS 填补参考充分覆盖了群体多样性。
  • 基因组预测:分析发现,DH 系的平均存活数(SurvRT)略高,平均内部感染率(AveInf)略低。在各群体中为 0.3 - 0.53,属中等水平。整合群体在预测多样性个体时 PA 略高,但预测 DH 系时无明显提升。降低 SNP 密度后,各群体的和 PA 均下降。
  • 全基因组关联研究:不同群体的连锁不平衡(LD)衰减模式不同,DH 系最慢,整合群体居中。GWAS 分析发现,不同群体检测到的显著 SNP 有差异,整合群体虽未增加显著 SNP 数量,但部分 SNP 的显著性水平提高。在多个群体中,检测到大量与黑胫病抗性相关的假定数量性状位点(QTL)区域。

研究结论和讨论部分指出,本研究证实了 Minimac3 的质量统计(Rsq)可用于筛选低质量填补基因型,提高填补准确性。相比 Beagle,GLIMPSE 更适合 skim-WGS 数据的填补。整合不同平台测序的基因型数据集后,整合群体在标记 - 性状关联检测上有更强的能力,预测能力也相似或略高。不过,研究也发现整合群体对 GS 和 GWAS 的益处有限,这可能与亚群体间 LD 差异、SNP 密度和模型选择等因素有关。总的来说,该研究为油菜遗传资源的整合利用和黑胫病抗性研究提供了重要参考,对油菜育种工作的推进具有重要意义,也为后续相关研究指明了方向 。

婵炴垶鎸搁鍫澝归崶鈹惧亾閻熼偊妲圭€规挸瀛╃€靛ジ鏁傞悙顒佹瘎闁诲孩绋掗崝鎺楀礉閻旂厧违濠电姴娲犻崑鎾愁潩瀹曞洨鐣虹紓鍌欑濡粓宕曢鍛浄闁挎繂鐗撳Ο瀣煙濞茶骞橀柕鍥ㄥ哺瀵剟骞嶉鐣屾殸闂佽偐鐡旈崹铏櫠閸ф顥堥柛鎾茬娴狀垶鏌曢崱妤婂剱閻㈩垱澹嗗Σ鎰板閻欌偓濞层倕霉閿濆棙绀嬮柍褜鍓氭穱铏规崲閸愨晝顩烽柨婵嗙墦濡鏌涢幒鎴烆棡闁诲氦濮ょ粚閬嶅礃椤撶姷顔掗梺璇″枔閸斿骸鈻撻幋锔藉殥妞ゆ牗绮岄埛鏍煕濞嗘劕鐏╂鐐叉喘閹秹寮崒妤佹櫃

10x Genomics闂佸搫鍊瑰姗€骞栭—娓媠ium HD 閻庢鍠掗崑鎾绘煕濮樼厧鐏犵€规洜鍠撶槐鎺楀幢濮橆剙濮冮梺鍛婂笒濡粍銇旈幖浣瑰仢闁搞儮鏅滈悾閬嶆煕韫囧濮€婵炴潙妫滈妵鎰板即閻樼數鐓佺紓浣告湰濡炶棄螞閸ф绀嗛柛鈩冡缚閳ь兛绮欓弫宥夋晸閿燂拷

濠电偛妫庨崹鑲╂崲鐎n偆鈻旈悗锝庡幗缁佺櫉wist闂侀潧妫楅敃锝囩箔婢舵劕妫樻い鎾跺仜缂嶄線鏌涢弽銊у⒈婵炲牊鍘ISPR缂備焦绋掗惄顖炲焵椤掆偓椤︿即鎮ч崫銉ゆ勃闁逞屽墴婵″鈧綆鍓氶弳鈺呮倵濞戞瑥濮冮柛鏃撴嫹

闂佸憡顨嗗ú婊呭垝韫囨稒鍤勯柣鎰嚟閵堟挳骞栭弶鎴犵闁告瑥妫濆濠氬Ω閵夛絼娴烽柣鐘辩劍瑜板啴鎮ラ敓锟� - 濠电儑绲藉畷顒勫矗閸℃ḿ顩查柛鈩冾嚧閹烘挾顩烽幖杈剧秵閸庢垵鈽夐幘顖氫壕婵炴垶鎼╂禍婊冪暦閻旇櫣纾奸柛鈩冭壘閸旀帡鎮楅崷顓炰槐闁绘稒鐟ч幏瀣箲閹伴潧鎮侀梺鍛婂笧婢ф寮抽悢鐓庣妞ゆ柨鐏濈粣娑㈡煙鐠ㄥ鍊婚悷銏ゆ煕濞嗘ê鐏ユい顐㈩儔瀹曠娀寮介顐e浮瀵悂鏁撻敓锟�

婵炴垶鎸搁鍫澝归崶顒€违濠电姴瀚惌搴ㄦ煠瀹曞洤浠滈柛鐐存尦閹藉倻鈧綆鍓氶銈夋偣閹扳晛濡虹紒銊у閹峰懎饪伴崘銊р偓濠氭煛鐎n偄濮堥柡宀€鍠庨埢鏃堝即閻樿櫕姣勯柣搴㈢⊕閸旀帡宕濋悢鐓幬ラ柨鐕傛嫹

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

版权所有 生物通

Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

联系信箱:

粤ICP备09063491号