茄子果实相关农艺性状全基因组关联分析研究进展与展望

茄子是重要的园艺作物,也是茄科植物中种植最广泛的蔬菜之一。茄子果实相关农艺性状是一种复杂的数量性状,传统育种选育效率低、周期长。高通量测序技术与生物信息学技术的快速发展,使得全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)在解析茄子果实相关复杂农艺性状的遗传规律方面展现出巨大的应用前景。本文对全基因组关联分析在茄子的果形、果色等果实相关农艺性状中的研究进展进行了综述;针对茄子数量性状遗传研究中普遍存在的“丢失遗传力”(missing heritability)问题,从4个GWAS策略在茄子果实相关农艺性状研究中的应用热点出发,提出了未来茄子GWAS的发展对策;并结合当前茄子遗传改良的实践需求,展望了GWAS策略在茄子分子育种领域的广阔应用前景。本文为今后利用GWAS解析各种茄子果实相关性状的遗传基础以及选育符合消费者需求的果实材料提供了理论依据和参考。     

全基因组关联分析:基因组学研究的机遇与挑战

全基因组关联分析(genome wide association study,GWAS)是利用全基因组范围内筛选出高密度的分子标记对所研究的群体进行扫描,分析扫描得出的分子标记数据与表型性状之间关联关系的方法。GWAS的出现为全面系统地研究基因组学掀开了新的一页,目前主要应用于人类疾病复杂性状的分析,已鉴定出大量与人类复杂疾病或数量性状相关的遗传变异,成为研究人类基因组学的关键手段。在植物基因组中的研究应用虽刚刚起步,但也取得了良好的效果,应用GWAS发掘植物复杂数量性状基因、为植物分子育种提供依据已成为国际植物基因组学研究的热点。然而,GWAS的结果还存在一些问题,并非早期预测和想象的那样简单。现针对GWAS的特点,对其在人类基因组和植物基因组中的应用及其未来发展进行综述。     

全基因组关联分析的进展与反思

全基因组关联分析(genomewide association study,GWAS)是应用人类基因组中数以百万计的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)为标记进行病例-对照关联分析,以期发现影响复杂性疾病发生的遗传特征的一种新策略。近年来,随着人类基因组计划和基因组单倍体图谱计划的实施,人们已通过GWAS方法发现并鉴定了大量与人类性状或复杂性疾病关联的遗传变异,为进一步了解控制人类复杂性疾病发生的遗传特征提供了重要的线索。然而,由于造成复杂性疾病/性状的因素较多,而且GWAS研究系统较为复杂,因此目前GWAS本身亦存在诸多的问题。本文将从研究方式、研究对象、遗传标记,以及统计分析等方面,探讨GWAS的研究现状以及存在的潜在问题,并展望GWAS今后的发展方向。     

后GWAS时代结直肠癌致病SNP功能机制的研究进展

结直肠癌(colorectal cancer, CRC)是受遗传与环境因素共同影响的复杂疾病,其中遗传因素发挥重要作用。至今,全基因组关联研究(genome-wide association studies, GWAS)已经发现了大量与结直肠癌风险相关的遗传变异。随之而来的后GWAS时代,越来越多的研究侧重于利用多组学数据和功能实验对潜在的致病位点进行解析。分析表明绝大多数风险单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)位于非编码区,可能通过影响转录因子结合、表观遗传修饰、染色质可及性、基因组高级结构等,调控靶基因表达。本文对后GWAS时代结直肠癌致病位点的机制研究进行综述,阐述了后GWAS对于理解结直肠癌分子机制的重要意义,并探讨了结直肠癌GWAS的应用和前景,为实现GWAS成果转化提供参考。     

RAPD分子标记及其在油茶遗传育种研究中的应用（综述）

分子标记是一种新型的遗传标记,为林木遗传育种研究提供了新的手段,并在缩短育种周期、提高育种效益等方面展现出广阔的应用前景.本文介绍了RAPD分子标记原理、特点及其在油茶遗传育种研究中的应用现状与前景.     

豌豆遗传图谱构建及QTL定位研究进展

豌豆的许多性状是多基因控制的数量性状,QTL定位就是以分子标记技术为工具、以遗传连锁图谱为基础、利用分子标记与QTL之间的连锁关系确定控制数量性状的基因在基因组中的位置.本文对QTL定位原理、方法进行了简单介绍;对豌豆遗传图谱构建及主要性状,如产量、品质、抗病性等QTL定位、遗传效应分析等方面的研究进行综述;对目前基于QTL豌豆分子标记育种存在的问题、应用前景进行了探讨.     

生物信息学分析方法I: 全基因组关联分析概述

全基因组关联分析(GWAS)是动植物复杂性状相关基因定位的常用手段。高通量基因分型技术的应用极大地推动了GWAS的发展。在植物中, 利用GWAS不仅能够以较高的分辨率在全基因组水平鉴定出各种自然群体特定性状相关的基因或区间, 而且可揭示表型变异的遗传架构全景图。目前, 人们利用GWAS分析方法已在拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻(Oryza sativa)、小麦(Triticum aestivum)、玉米(Zea mays)和大豆(Glycine max)等模式植物和重要农作物品系中发掘出与各种性状显著相关的数量性状座位(QTL)及其候选基因位点, 阐明了这些性状的遗传基础, 并为揭示这些性状背后的分子机理提供候选基因, 也为作物高产优质品种的选育提供了理论依据。该文对GWAS的方法、影响因素及数据分析流程进行了详细描述, 以期为相关研究提供参考。     

关联分析及其在植物中的应用

关联分析是新近开始在植物数量性状研究和植物育种中应用的一种分析方法.它以连锁不平衡为基础鉴定某一群体内性状与遗传标记或候选基因间的关系,是对分子育种中QTL分析的补充和提高.本文在介绍连锁不平衡的定义和度量方法的基础上,讨论连锁不平衡程度和群体结构对关联分析的影响,综述了关联分析在植物方面的研究进展,并最后讨论了关联分析在植物数量性状和分子育种研究中可能的应用.     

基因组时代林木抗病分子机理研究的新进展

林木的分子病理学研究长期以来落后于农业作物病理学。随着高通量测序技术的问世,林木的分子病理学研究迎来了一个崭新的时代。从2006年至今,杨树、云杉等重要森林树种的全基因组测序相继完成,这为全面解析林木的抗病过程提供了遗传背景。同时,转录组学和全基因组关联分析的应用使得人们能快速地积累大量的数据,从而为揭示林木和病原菌之间的分子互作机制奠定了基础。近两年来CRISPR/Cas9基因编辑等分子生物学技术创新不断。高效的分子生物学技术结合基因组学研究有利于林木育种的研究。以下阐述了林木对抗病原菌入侵的生理机制,综合论述了近十年来基因组学和转录组学研究在木本植物分子病理学方面所取得的成果,总结了分子生物学技术在林木抗病领域的研究成果,分析了存在的问题和未来发展的趋势,以期为林木抗病育种提供参考。     

代谢组学在家养动物遗传育种中的应用

代谢组学是使用分析化学技术对生物样品(如乳液、血浆、血清等)中的大量小分子代谢物进行全面鉴定和定量分析,已经广泛应用于生物医学、营养学、作物学和畜牧学研究中。最初,代谢组学主要应用于畜牧生产中的非遗传学研究。目前,随着生理基因组学、生理遗传学研究的增多,越来越多的研究者开始利用代谢组学的技术和方法开展动物遗传育种研究。本文综述了代谢组学检测技术与平台特点及代谢组学在动物遗传学与基因组中的应用,着重总结了动物代谢分子遗传参数估计、品系(品种)间代谢图谱差异、代谢组全基因组关联分析、筛选影响重要经济性状的生物标记等领域的研究进展,讨论了代谢组学研究还需亟待解决的问题。本文通过综述代谢组学在动物育种中的研究进展,旨在为进一步利用代谢组学技术开展动物重要经济性状的遗传基础研究提供参考。     

全基因组关联分析实现水稻粒型自然变异的分子解析

全基因组关联分析(GWAS)近年来被广泛应用于解析生物自然变异的遗传基础。但限于其遗传定位精度, 在水稻(Oryza sativa)遗传学研究中, 该方法尚无法取代传统的图位克隆法在克隆复杂性状调控基因中的作用。近期, 中国科学家在应用GWAS等大数据来克隆控制水稻粒长和粒重等复杂性状的QTL方面取得了新突破。     

羊重要性状全基因组关联分析研究进展

全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)是一种复杂性状功能基因鉴定的分析策略,已成为挖掘畜禽重要经济性状候选基因的重要手段。随着绵羊和山羊基因组完成和公布,以及不同密度的SNP (single nucleotide polymorphism)芯片的推出并进行商业化推广,不仅大大丰富了羊标记辅助选择可利用的分子标记,而且还为开展重要性状的分子机理的探索提供了重要技术支撑。本文主要针对羊角、羊毛、羊奶、生长发育、肉质、繁殖和疾病等重要性状的GWAS研究所用的群体、主要研究方法和研究结果进行了综述,并对GWAS方法研究现状进行了归纳,以期为进一步利用GWAS进行羊的各种性状的遗传基础研究提供参考。     

细菌全基因组关联研究的方法与应用

随着测序技术的发展和全基因组序列的不断积累,全基因组关联研究(genome-wide association study, GWAS)在人类复杂疾病研究中取得了丰硕成果,10余年间发现了数以万计的疾病风险因子。同样,GWAS也为探索细菌表型的遗传机制提供了新的工具。自2013年第一项细菌GWAS(bacterial GWAS, BGWAS)工作发表以来,目前已有10多项相关研究报道,分别揭示了细菌宿主适应性、耐药性及毒力等表型的遗传机制,极大加深了人们对细菌遗传、进化及传播等方面的认识。本文对目前BGWAS的研究方法、应用成果及存在的问题进行了总结,并对BGWAS的研究前景进行了展望,旨在为微生物学领域开展BGWAS研究提供参考。     

种子活力或抗老化能力的分子机制研究进展

种子代表高等植物生活史中的一个重要时期,也是种质多样性资源保存的重要载体.种子在贮藏过程中的老化是不可避免的,了解种子活力或抗老化能力的分子机制对于农业生产具有重要意义.本文对数量性状位点分子标记技术、全基因组关联分析、组学技术和基因工程等在种子活力或抗老化能力的分子机制方面的研究进展进行了综述,以期为通过分子设计育种...     

水稻QTL分析的研究进展

水稻许多重要的性状是由多基因控制的数量性状,经典的数量遗传学只能把数量性状作为一个整体进行研究。近年来．高密度分子标记连锁图的构建和有效的生物统计学方法的发展使人们对数量性状遗传基础的研究出现了革命性的变化。通过对不同群体内的个体或品系的分子标记基因型和表型数据的共分离分析,能对QTL进行检测和定位。本文对QTL定位的原理和方法进行了介绍,从QTL的数目和效应、上位性效应、QTL基因型与环境的互作、相关性状的QTL以及个体发育不同阶段的QTL等方面对水稻QTL分析的研究进展进行了综述。水稻基因组测序计划已经完成,本文还对基因组时代水稻QTL精细定位和克隆的方法进行了探讨,对QTL分析在水稻育种中的应用前景进行了展望。     

全基因组关联研究在复杂性疾病遗传研究中的应用

在过去的几年中,人们应用全基因组关联研究(genomewide association studies,GWAS)对多种人类复杂性疾病及性状进行研究,如糖尿病、肿瘤、心血管疾病、神经精神系统疾病、自身免疫性疾病等,且已经鉴定出大量与之密切相关的遗传变异,为进一步探索人类复杂性疾病的遗传特征提供重要线索。但是,由于影响复杂性疾病的因素较多,许多已发现遗传变异对疾病贡献较小,作用机制尚不清楚,现全基因组关联研究亦存在许多问题。今本文就GWAS在复杂性疾病中的应用做一综述,并就其前景做一展望。     

全基因组关联研究现状

在过去的5年中, 全基因组关联研究(Genome-wide association study, GWAS)方法已被证明是研究复杂疾病和性状遗传易感变异的一种有效手段。目前, 各国科学家在多种复杂疾病和性状中开展了大量的GWAS, 对肿瘤、糖尿病、心脏病、神经精神疾病、自身免疫及免疫相关疾病等复杂疾病以及一些常见性状(如身高、体重、血脂、色素等)的遗传易感基因研究取得了重大成果。截止到2010年9月11日, 运用GWAS开展了对近200种复杂疾病/性状的研究, 发现了3 000多个疾病相关的遗传变异。文章就GWAS的发展及其在复杂疾病/性状中的应用做一综述。     

表观遗传标记在猪分子育种中的研究与应用前景

家畜动物的表型是由基因组、表观基因组和环境等多种因素相互影响共同作用决定的。近年来,随着遗传育种领域的迅速发展,表观遗传标记在猪分子育种中的研究受到越来越多科研人员的关注。表观遗传学是研究基因表达发生可遗传的改变而DNA序列不发生改变的一门生物学分支学科,其遗传标记主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA、印记基因等。越来越多的研究表明,表观遗传标记在猪的遗传性状中发挥着重要作用,主要通过调控与性状相关基因的表达进而达到改变生物表型的目的。然而,在当前猪分子育种领域,表观遗传标记的作用还没有得到足够的重视,影响猪重要性状的机制还没有得到深度解析,因此在实际应用中还缺乏足够的科学依据和可操作性。本文从营养、疾病、重要经济性状以及隔代遗传几个方面综述了表观遗传标记在猪分子育种中的研究现状、应用前景以及遇到的挑战,以期为表观遗传标记在猪分子育种中的应用提供较全面的理论依据。     

原发性高血压全基因组关联研究进展

原发性高血压是一种由遗传与环境因素共同导致的复杂疾病,具有高度的遗传异质性。自2007年首个高血压全基因组关联研究(Genome-wide association studies,GWAS)报道以来,许多GWAS相继开展。文章首先对2007年1月至2011年9月期间报道的24篇血压/高血压易感基因的GWAS按人种与染色体位置对其结果进行汇总,经统计位点rs17249754、rs1378942和rs11191548报道频数最多。其次介绍了GWAS方法学的研究进展,包括选择高质量的数量表型和选择多阶段研究设计来增加研究发现阳性关联的机会。统计分析方面,除强调了已经报道过的多重比较和重复(验证)研究等问题外,文章还介绍了通过Meta分析对GWAS数据进行深度发掘,并应用基因型填补法对缺失数据进行填补可以提高全基因组遗传标记的覆盖率的方法。尽管GWAS发现了许多我们未知的基因与疾病表型的关联,为了解高血压的发病机制提供了更多线索,但是目前GWAS发现的血压/高血压相关变异多为对人群血压的影响极其微弱的常见变异。因此今后的研究中可加强深度功能学研究对易感基因精细定位和外显子组测序技术的应用,结合GWAS的成果进行生物信息学通路分析和表观遗传学机制研究等,逐步揭示高血压的遗传机制。     

黑麦草生物学研究进展

黑麦草属(Lolium)和羊茅属(Festuca)包含冷季型牧草和草坪草等诸多重要草种,如意大利黑麦草(L.multiflorum)、多年生黑麦草(L. perenne)、高羊茅(F. arundinacea)及草地羊茅(F. pratensis)。黑麦草产量高、适应性强、营养丰富、适口性好且消化率高,可作为干草和青贮饲料,是一种优质牧草。但由于其在我国的栽培受地理因素限制,目前黑麦草在我国草牧业中所占比例很小。为提高黑麦草种植比例,利用分子育种手段选育优良品种是我国黑麦草研究的重点方向之一。该文系统总结了黑麦草-羊茅复合体,特别是黑麦草的研究进展,包括分类与进化、分子标记开发、连锁图谱构建、重要农艺性状的数量性状位点(QTL)定位和全基因组关联分析(GWAS),以及基因组测序、转录组分析、基因克隆和品种培育等,并提出一些需要解决的生物学问题,旨在为进一步加强黑麦草基础生物学研究和分子育种提供参考。