对未知关系个体进行系谱推断的自动分析系统

基于短串联重复序列(short tandem repeat, STR)和单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)的亲缘关系推断在群体遗传学、法医学等领域应用广泛,但目前没有成熟的系统可以实现针对STR数据和SNP数据的自动批量化处理。为弥补这一空白,项目组开发了一款基于STR数据和SNP数据的DNA系谱推断系统(DNA Genealogy Analyzer Version 1.0, DGA v1.0),该系统可运用STR和SNP亲缘关系预测算法计算未知亲缘关系群体中的所有亲缘关系。系统核心算法部分基于Python语言实现,前端部分采用HTML和CSS语言编写,整体采用Python的Flask框架开发。该系统与已有分析方法相比,结果一致性为100%,运算效率提高了800%以上,在群体遗传学等领域有重要应用价值。     

基于IBS算法预测亲缘关系准确性研究

目的 评估基于状态一致性(identity-by-state,IBS)算法预测个体间亲缘关系的准确性.方法 采用Illumina GSA芯片对253份样本进行全基因组检测,基于高密度单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)数据计算两两个体间IBS共享统计量预测亲缘关系.通过...     

基于SLAF-seq简化基因组技术的沙冬青SNP位点开发及遗传分析

选取分布在内蒙古、宁夏、甘肃10个地点的沙冬青个体,用SLAF-seq简化基因组技术进行测序。以大豆基因组为参照,通过生物信息学分析进行实验方案的系统设计,筛选特异长度的DNA片断,构建SLAF-seq文库,并通过高通量测序的方式获得海量序列,再通过软件分析比对,获得多态性SLAF标签,最后在多态性SLAF标签上开发大量特异性SNP位点。结果共获得374265个SLAF标签,其中多态性SLAF标签56295个。通过序列分析,共开发得到127278个SNP。对所有的SNP根据完整度>0.5,MAF>0.05过滤,共得到102025个高一致性的群体SNP。基于过滤后的SNP,运用数学统计学方法,对10份沙冬青个体完成系统进化树、群体结构、PCA分析,从基因组水平揭示不同个体之间的遗传分化关系。结果表明,通过群体结构分析发现这10个地点的沙冬青都来源于同一祖先,但由于地理位置的影响使得这10个地点的沙冬青在生长发育过程中发生了遗传分化。通过系统进化树发现分布在内蒙古的沙冬青具有较近的亲缘关系,甘肃和宁夏的沙冬青有较近的亲缘关系。     

羊驼种群内亲缘关系的研究

应用RAPD技术对羊驼群体进行亲缘关系检测。在所采用的40条随机引物中筛选出10条,优化了RAPD的反应条件,确立了适合于羊驼基因组RAPD分析的最佳反应体系和反应程序。计算出个体间之间的带纹相似系数及遗传距离指数,带纹相似系数位于0.3901~0.7851之间,平均为0.5374;彼此间的遗传距离最小为0.2149,最大为0.6099,平均为0.4626,并绘制出个体间亲缘关系树状聚类图。结果显示羊驼种群内遗传基础广泛,证明其个体间的血缘关系较远,这将有利于羊驼种群的正常生长、发育、繁殖和快速扩群。     

孑遗濒危植物矮扁桃叶绿体全基因组特征分析及亲缘关系鉴定

对第三纪孑遗濒危植物矮扁桃（Amygdalus nana）叶绿体全基因组进行结构特征分析,并探究其与近缘物种之间的系统进化关系。利用Illumina HiSeq Xten测序技术获取叶绿体全基因组序列,对其进行组装、注释和特征分析。结果表明：①矮扁桃叶绿体全基因组总长度为158 596 bp,其中LSC长度为86 771 bp,SSC长度为19 037 bp,2个IRs均为26 394 bp,为环状四分体结构。共注释130个基因,包括85个PCGs、37个tRNA和8个rRNA。②对6种植物进行IR边界区扩张和收缩分析,发现在4个边界区的基因类型和基因分布情况存在一定差异,并且亲缘关系越紧密差异程度越小。③在矮扁桃叶绿体全基因组中共预测了71个SSRs位点。④系统发育分析结果显示,在扁桃亚属中,矮扁桃在亲缘关系上与蒙古扁桃更近,而与长柄扁桃和榆叶梅的亲缘关系稍远。本研究对矮扁桃叶绿体全基因组进行了深度剖析,并且涉及大量被子植物的叶绿体全基因组资料,为桃属植物之间的进化关系和植物鉴定提供参考依据。     

基于全基因组的微生物亲缘关系与分类系统研究工具——CVTree

组分矢量构树(CVTree)方法是基于全基因组的、不用序列联配的物种亲缘关系研究方法。CVTree3是我们最新开发的CVTree网络服务器,它基于并行化的核心程序,以适应当前基因组数据的海量增加;它自动对比物种亲缘关系与分类系统,并在网页上以交互作用形式显示,从而使研究更加直观。使用CVTree3网络服务器,用户可以快速的对未知的全基因组序列进行亲缘关系分析,并对其分类地位进行初步鉴定。由于合理利用全基因组信息,CVTree方法能对种以下的亲缘关系与分类具有高分辨力。随着CVTree方法的深入与完善,希望其能成为阐明原核生物亲缘关系与分类系统的定义性的工具。     

研发动态

中国烟草基因组数据库(1.0版)开放运行中国烟草基因组数据库(1.0版)近日面向行业开放运行。数据库设在国家烟草基因研究中心,储存了去年底绘制的绒毛状烟草和林烟草全基因组序列图谱的所有原始数据以及基因注释结果,总数据量将近7T。这两张序列图谱是目前已知植物基因组序列图谱中基因组最大、组装精度最高、组装     

基于k-mer组分信息的系统发生树构建方法

随着越来越多基因组的测序完成,基于全基因组的非比对的系统发生分析已成为研究热点。不同的生物物种或个体基因组之间的核酸组分不完全相同。遗传语言-DNA序列的信息很大程度上反映在其k—mer频数中。基于基因组序列k-mer频数的系统发生树则从新的角度为我们提供物种之间的亲缘关系。本文定义基于k-mer,频数的信息参数,并用它表征基因组序列,计算不同基因组之间信息参数的距离,用邻接法对84个病毒构建了系统发生树,发现构建的系统发生树很大程度上与已有的系统发生树相吻合。     

中国境内不同地理型东方蜜蜂遗传多样性的AFLP分析

利用22对AFLP引物组合对我国9个省市的11个东方蜜蜂种群和1个西方蜜蜂种群的39个个体基因组DNA的遗传变异进行了研究;根据AFLP分析结果,采用GeneScan3.0软件、群体遗传数据分析包（Hickory v1.0.4） 和群体遗传变异分析程序（AFLP-SURV 1.0）,分别计算了39个个体间的遗传相似系数和各蜜蜂种群的Nei's遗传距离、Reynolds遗传距离和成对的固定指数F_st,并构建了各自的UPGMA聚类关系图。结果表明：AFLP标记具有很高的多态检测效率,适合于蜜蜂种群遗传多样性分析和品种鉴定。蜜蜂种间的遗传分化明显,亲缘关系较远。中国境内不同地理型东方蜜蜂群体间存在着广泛的遗传变异。UPMGA聚类关系图显示,海南东方蜜蜂由于长期的海岛隔离,已经形成了一个独特的类群,支持了通过形态学认定的海南东方蜜蜂为东方蜜蜂的一个新亚种。     

基因组选择在猪杂交育种中的应用

基因组选择是指在全基因组范围内通过基因组中大量的标记信息估计出个体全基因组范围的育种值,可进一步提升育种效率和准确性,目前在猪纯繁育种中得到广泛应用。但有研究表明,现有的基因组选择方法在猪杂交育种上的应用效果并不理想,在跨群体条件下预测准确性极低。杂交作为养猪业中最为广泛的育种手段之一,通过结合基因组选择理论进一步提升猪的生产性能,具有重要的经济和研究价值。本文综述了基因组选择的发展及其在猪育种中的应用现状,并结合国内外猪杂交育种的方式,分析了目前基因组选择方法在猪杂交育种应用方面的不足,旨在为未来基因组选择在猪杂交育种中的合理应用提供参考。     

人类Y染色体36个新STR位点的筛选与鉴定

通过对NCBI数据库中的Y-STR位点和生物信息学预测的新Y-STR位点的分析,选取了133个位点在48个全球分布的样本中进行检测验证,获得41个可靠的高频位点,其中36个为首次发现验证的新Y-STR位点。利用这41个Y-STR位点,在200个上海随机男性样本中共发现200种单倍型,实现了人群内个体间100%区分,并通过对浙江江山一姜氏聚集地的9个5代以内无血缘关系的姜氏个体和7个上海随机人群的姜氏个体的单倍型的分析,发现6个江山姜氏个体具较近的亲缘关系(彼此差异位点在2～4个之间)。这41个Y-STR位点具备较高的信息度,能有效区分群体内不同家族来源的个体,这将有助于群体内个体间近代亲缘关系研究,并有望在法医学法医个体识别、亲权鉴定,人类起源、迁徙等研究中发挥重大作用。     

植物全基因组选择技术的研究进展及其在玉米育种上的应用（英文）

全基因组选择技术通过全基因组中大量的单核苷酸多态性标记(SNP)和参照群体的表型数据建立BLUP模型估计出每一标记的育种值,称为估计育种值(GEBV),然后仅利用同样的分子标记估计出后代个体育种值并进行选择。该文就近年来国内外有关影响基因组选择效率的主要因素——参考群体的类型与大小、模型的建立方法、标记的类型及其数目、性状遗传力,以及对基因组选择效率的影响等方面的研究进展进行综述,并介绍了全基因组选择技术在玉米育种上应用概况以及对未来的展望。     

植物全基因组选择技术的研究进展及其在玉米育种上的应用

全基因组选择技术通过全基因组中大量的单核苷酸多态性标记（SNP）和参照群体的表型数据建立 BLUP 模型估计出每一标记的育种值,称为估计育种值（GEBV）,然后仅利用同样的分子标记估计出后代个体育种值并进行选择。该文就近年来国内外有关影响基因组选择效率的主要因素——参考群体的类型与大小、模型的建立方法、标记的类型及其数目、性状遗传力,以及对基因组选择效率的影响等方面的研究进展进行综述,并介绍了全基因组选择技术在玉米育种上应用概况以及对未来的展望。     

回交育种中供体基因组成分的分布及其应用

推导了回交群体中供体基因组成分的条件概率分布,并用平均数预测各个体的供体染色体片段的大小.预测的精确度则用有关方差的公式,以供体的实际片断大小(y)与根据标记基因型预测的供体片断大小(yp)的相关表示,并表达为标记密度的函数.结果表明虽然在标记密度中等(例如40cM/标记)时即能获得y和yp的高度相关,但对一个大群体,仍必须通过高密度的标记图(例如10～20cM/标记)才可能鉴别出其中的最佳个体.因此,为了在标记辅助回交育种中充分利用标记信息,应当分步骤鉴定标记基因型和选择个体.这就是先根据少数标记对所有个体作初步选择,再根据较多标记对少数个体作精细选择.这样,在基因渐渗实验中,就可以既提高对大群体的选择强度又只要鉴定有限数目的标记基因型.这是一种非常有效的方法.     

基因组选择及其应用

品种选育在农业生产中占有十分重要的地位,育种值估计是品种选育的核心。随着遗传标记的发展,尤其是高通量的基因分型技术,使得从基因组水平估计育种值成为可能,即基因组选择。文章将基因组选择的方法分为两类:一是基于估计等位基因效应来预测基因组估计育种值(GEBV),如最小二乘法,随机回归-最佳线性无偏预测(RR-BLUP)、Bayes、主成分分析等方法;二是基于遗传关系矩阵来预测GEBV,通过采用高通量标记构建个体间的遗传关系矩阵,然后用线性混合模型来预测育种值,即GBLUP法,并以这两种分类简要介绍了基因组选择各种方法的大致原理。影响基因组选择准确性的因素主要有标记类型和密度、单倍型长度、参考群体大小和标记-数量性状基因座(QTL)连锁不平衡(LD)大小等;在基因组选择的各种方法中,一般说来Bayes方法和GBLUP方法具有较高的准确性,最小二乘法最差;GBLUP计算速度快,能够将标记和系谱结合起来,因而比其他方法更具优势。尽管基因组选择取得了很大进展,但在理论方面还面临着一些挑战,如联合育种、长期选择的遗传进展及如何解析与性状有关和无关的标记等。基因组选择在一些动植物育种上已经开始应用,在人类遗传倾向预测和进化动力学研究中也有潜在的应用前景。基因组选择在个体间亲缘关系的量化上有了突破,比传统方法更加精确,因此,基因组选择将会是动植物育种史上革命性的事件。     

回交育种中供体基本组成分的分布及其应用

推导了回交群体中供体基因组成分的条件概率分布,并用平均数预测各个体的供体染色体片段的大小。预测的精度则用有关方差的公式,以供体的实际片断大小（y）与根据标记基因型预测的供体片断大小（y^p)的相关表示,并表达为标记密度的函数。结果表明：虽然在标记密度中等（例如40cM／标记）时即能获得y和y^p的高度相关,但对一个在群体,仍必须通过高密度的标记图（例如10－20cM／标记）才可能鉴别出其中的最佳个体。因此,为了在标记辅助回交育种中充分利用标记信息,应当分步骤鉴定标记基因型和选择具体。这就是：先根据少数标记对所有个体作初步选择,再根据较多标记对少数个体作精细选择。这样,在基因渐渗实验中,就可以既提高对大群体的选择强度又只要鉴定有限数目的标记基因型。这是一种非常有效的方法。     

全基因组测序在重要家畜上的研究进展

全基因组测序研究主要包括通过不同测序技术和组装比对方法,获得某物种的全基因组序列图谱,及在此基础上构建物种全基因组遗传变异图谱进行个体或群体遗传多样性、选择信号或起源进化等方面的研究。利用单核苷酸多态性(SNP)、插入和缺失(Indel)和拷贝数变异(CNV)等遗传变异作为分子标记,全基因组测序研究已经在家畜起源进化、驯化、适应性机制、重要经济性状候选基因、群体历史动态等方面取得了许多重要的研究成果。本文主要对近几年全基因组测序在常见家畜(猪、马、牛、羊等及其近缘物种)的取得的重要研究成果进行了综述,并讨论了全基因组测序的优势、缺点及在生产中意义。此外,对基因组测序研究的未来发展进行了归纳及展望,以期为今后家畜重要经济性状的功能基因定位和物种起源、驯化研究提供参考。     

中华鳖线粒体基因组序列分析

参照近源物种线粒体基因组序列,设计17对特异引物,采用PCR产物直接测序法测得中华鳖线粒体基因组全序列.初步分析其基因组特点和各基因的定位,用pDRAW32软件预测12种限制性酶对其的酶切图谱.结果表明,中华鳖线粒体基因组全长17364bp,核苷酸组成为35.23%A、27.26%T、25.73%C、11.78%G,包括13个蛋白质编码基因、2个rRNA基因、22个tRNA基因和1个非编码控制区.基于线粒体基因组编码的13个蛋白质的氨基酸序列,用NJ法和MP法构建系统进化树,分析6种龟鳖类动物之间的亲缘关系,与传统的系统分类基本一致,初步确定淡水龟科与海龟科的亲缘关系比与龟科的亲缘关系要近.     

180份玉米自交系亲缘关系的分子评价

利用覆盖玉米全基因组的22对SSR引物,对180份玉米自交系的亲缘关系进行分子评价.结果显示:22对SSR引物共检测到129个等位基因,每一位点平均等位基因数5.9,变幅2～13;平均基因多样性指数和平均多态性信息含量分别为0.583和0.528.基于模型的群体结构分析将所有材料分为5个类群,与国内自交系划分的杂种优势...     

基于双核酸频率分布特征的细菌亲缘关系定量分析

目的采用生物信息学方法定量分析细菌的亲缘关系。方法抽取全基因组核酸序列的双核苷酸频率特征向量,表征数字特征。采用Pearson相关系数分析特征向量之间的距离。结果以119个细菌的全基因组核酸序列为研究对象,两两比对的结果为:越是相近的物种,Pearson相关系数越大,PCC距离越小。结论该方法对细菌亲缘关系的定量描述做了有益的探索。