群体基因组结构变异检测工作流

结构变异作为人类基因组上的一种大规模的变异类型,对分子与细胞进程、调节功能、基因表达调控、个体表型具有重要的影响,检测群体中基因组结构变异有助于绘制群体基因组变异图谱,刻画群体遗传进化特征,为疾病诊治、精准医疗的发展提供支撑。本研究提出一种面向高通量测序的群体基因组结构变异检测工作流,该工作流通过使用多种高性能基因组结构变异检测算法实现全面、精准的结构变异挖掘,使用多层融合与过滤获得高精度群体结构变异候选集合,利用基因型重新校正、变异修剪、类型校对,最终完整绘制群体基因组结构变异图谱。基于该工作流对由267个样本组成的人群进行群体结构变异检测,检测出了96 202个结构变异,其变异种类和频率分布与其他国际基因组计划相符,这些结果证明了本工作流具有良好的群体结构变异检测能力。同时,工作流通过并行的方式在内存可控的基础上显著降低了分析时间,为大规模人群基因组结构变异的高效检测提供了重要支撑。     

登革热分子流行病学研究进展

登革热是由登革病毒引起并通过伊蚊传播的急性传染病 ,广泛流行于热带和亚热带地区。随着分子生物学新技术特别是寡核苷酸指纹、c DNA探针杂交、逆转录 PCR、限制性 DNA片段多态性分析 ,核酸序列分析等技术的应用可从分子或基因水平对登革病毒变异、进化进行研究。利用 T1指纹图谱、RE图谱、Ig G- ELISA、IF、空斑减少中和试验等技术可以从抗原决定簇同源性上对型内毒株微观进化分析 ,从而了解登革病毒变异株在流行区的分布和传播中的作用 ,探讨毒株与疾病严重程度方面的相关性。在此基础上 ,我们发现登革病毒的感染、致病和流行存…     

基于Hi-C技术识别基因组结构变异及其在肿瘤研究中的应用

基因组结构变异是多种肿瘤发生的重要驱动因素.虽然目前有基于核型分析、PCR免疫荧光和芯片杂交以及高通量测序等技术可用于基因组结构变异的检测,但由于技术的局限性,现今仍缺乏被广泛认可的基因组结构变异检测方法和相应的分析工具.在肿瘤样本中检测基因组结构变异更是面临严峻的挑战.近20年来,染色体构象捕获技术及其衍生的高通量技术Hi-C等,已经为三维基因组结构的解析提供了大量的组学数据.基因组结构变异通常引起三维基因组空间图谱的异常,通过Hi-C图谱的异常来检测结构变异成为一个新的研究方向.基于Hi-C技术的检测方法有其独特的优势,如可以比较准确地检测位于基因组上重复序列区域的结构变异,但也存在一定的局限性,如不能检测小的结构变异等.本文系统回顾了基因组结构变异的主要研究方法、工具及相应的原理等,并重点讨论了运用Hi-C技术检测结构变异的基本原理、技术优势和局限性,最后介绍了该技术在肿瘤研究中的实际应用.     

山羊基因组与遗传变异图谱研究进展

高通量测序技术和生物信息学的发展极大的促进了山羊分子生物学研究。山羊参考基因组的不断完善以及基因组重测序技术的应用,在全基因组水平上发现了大量的遗传变异信息(SNP、Indel和CNV),丰富了山羊分子群体遗传学研究利用的分子标记。综述了山羊参考基因组组装和全基因组变异图谱的构建及其在山羊上的研究进展,以期为进一步利用分子遗传标记进行山羊的各种性状的遗传基础研究和遗传资源保护利用提供科学依据和参考。     

基因组分型技术的发展和应用

伴随着人类基因组计划、人类单倍型图谱和人类拷贝数变异图谱的完成, 基因分型技术获得了长足的发展, 同时促进了对复杂性状疾病的研究. 本文结合国家人类基因组南方研究中心的发展和研究项目, 介绍了目前国际上广泛应用的几种基因分型技术, 及国内外复杂性状疾病遗传研究的突破和进展.     

离子束介导玉米DNA导入水稻引起遗传变异的RAPD分析

本实验采用４０ 个随机引物对低能离子束介导紫玉米全ＤＮＡ 转化水稻早籼２１３ 获得的８ 个玉米稻株系基因组ＤＮＡ 进行ＲＡＰＤ检测。其中３６ 个随机引物得到扩增图谱。统计分析图谱中的各类扩增带,其中变异株系与早籼２１３ 的相似率为９１．２—９５．５％ 。差异带占总带数的８．９—１７．７％ ,说明外源ＤＮＡ 导入受体细胞引起后代基因组ＤＮＡ 的显著变异,这些变异很可能是表型及生理性状变异得以稳定遗传的物质基础。     

赖草属植物醇溶蛋白的遗传多态性

用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳 (A PAGE)对小麦族赖草属 2 0种和 1亚种的 45份材料进行醇溶蛋白遗传分析 ,结果表明 :(1 ) 4 5份材料共出现 43种不同的醇溶蛋白图谱 ,从中分离出的 38条带纹多态性高达 1 0 0 % ;(2 )赖草属植物具有丰富的醇溶蛋白遗传多态性 ,其种间和种内不同居群间均存在明显的醇溶蛋白遗传变异 ,其种间变异大于种内变异 ,醇溶蛋白图谱可以作为鉴定赖草属植物的指纹图谱 ;(3)醇溶蛋白图谱的聚类结果与形态学结果基本一致 ,表明醇溶蛋白资料可以运用于赖草属植物种间、种内遗传差异及亲缘关系研究     

外源DNA导入燕麦后代的蛋白电泳及RAPD分析

将皮燕麦外源DNA通过花粉管途径导入裸燕麦受体品种,对获得的2个遗传性已经稳定的优良变异后代（品系）982D-2和982D-26进行了可溶性蛋白电泳和RAPD分析,结果表明：从可溶性蛋白电泳图谱中观察到982D-2后代具有3条供体亲本的特异蛋白带,其分子量分别为25.2KD,24KD和13KD;982D-26后代具有1条供体亲本的特异蛋白带。其分子量为24KD;选用37个引物对以上2个变异后代及其它们的供,受体亲本基因组DNA进行RAPD扩增,从其中D36和D522个引物的扩增图谱中观察到2个变异后代具有4个与供体亲本相同,而受体亲本所没有的特异性DNA片段。综合比较982D-2和982D-26变异后代的蛋白电泳及RAPD扩增图谱表明,它们在基因组水平上具有较大的遗传异质性,育种上可作为不同的新型种质资源加以利用。本研究的分析结果证明,供体皮燕麦外源DNA已通过花粉管途径导入到受体裸燕麦中。     

拷贝数变异: 基因组多样性的新形式

基因拷贝数变异是指DNA片段大小范围从kb到Mb的亚微观突变, 是一可能具有致病性、良性或未知临床意义的基因组改变。Fosmid末端配对序列比较策略、比较基因组杂交芯片是当前较多使用的检测手段。染色体非等位的同源重排、非同源突变和非b DNA结构是造成基因组拷贝数变异的重要原因。拷贝数变异可导致不同程度的基因表达差异, 对正常表型的构成及疾病的发生发展具有一定作用。文章在总结基因拷贝数变异的认识过程和研究策略的基础上, 分析了拷贝数变异的形成和作用机制, 介绍了第一代人类基因组拷贝数变异图谱, 阐述了拷贝数变异研究的临床意义, 提示在探索疾病相关的遗传变异时不能错失拷贝数变异这一基因组多样性的新形式。     

高粱空间诱变选育后代的同工酶与RAPD分析

1996年,利用我国第17颗返回式卫星对高粱唐恢28号品系种子进行搭载处理后,从其SP1代获得一个特大穗型突变体（MTR28）。该突变体后代性状分离广泛,变异类型丰富,具有极高的选育价值,为了从生化与分子水平上评价上述空间诱变效应及其突变体后代不同选系的遗传变异性,本研究对从MTR28分离后代中获得的6个遗传稳定且具有不同特点的大穗,高产型优良变异选系SP10-11,SP11-11,SP13-5,SP14-9,SP14-21,SP20-2,以及未经卫星搭载处理的唐恢28号高粱品系为对照进行了酯酶同工酶和细胞色素氧化酶同工酶电泳和RAPD分析。两种同工酶的电泳分析结果表明：变异选系与对照之间以及不同变异选系之间在酶带种类及酶活性上均存在较大的遗传差异。其中,6个变异选系与对照之间在酯酶同工酶图谱中分别具有1-8条带的差异;在细胞色素氧化酶电泳图谱中具有1-5条带的差异。用22个引物在6个变异选系与对照之间进行RAPD扩增,其中有3个选系（SP11-11,SP13-5,SP14-21）在6个引物的扩增图谱中与对照存在DNA片段差异;另外3个选系分别在4、5、7个引物的扩增图谱中与对照存在扩增片段差异。以上RAPD分析结果进一步证实,6个空间诱变选系均在基因组水平上发生了明显的变化。     

人类基因组结构变异检测方法

本研究介绍了基因组结构变异检测的生物信息学基本方法和前沿技术。对基于第二代测序技术的四种检测方法(读对方法,读深方法,分裂片段方法和序列拼接方法)的原理和特点进行了详细解读,分析了第二代测序技术应用在检测结构变异上的特点与发展趋势。最后介绍了三代测序、Linked-reads和光学物理图谱等新技术在基因组结构变异检测中的应用,论述了融合新技术的结构变异检测方法的特点与优势。     

研发动态

我国人基因组图谱研究取得重要进展 11月6日,Natue杂志以封面文章的形式,介绍了我国科学家在基因科学方面的最新成就：独立自主地完成了第一个中国人基因组序列图谱（定名“炎黄一号”）的绘制和分析工作。这篇论文描绘了第一个中国人的全基因组图谱,测序数据总量达到1177亿碱基对,基因组平均测序深度达到36倍,有效覆盖率高达99．97％,变异检测精度达99．9％以上。     

基于InDel标记的国内绿豆品种遗传多样性分析及指纹图谱构建

绿豆是一种抗逆性强、适应性广的作物。本研究选取19个多态性丰富、条带稳定的InDel标记用于42个绿豆参试品种的遗传多样性分析及指纹图谱构建。19个InDel标记有效等位变异数介于1.0998～1.9955之间,平均为1.750;期望杂合度变幅0.0918～0.5049,平均值是0.421;Nei′s基因多样性指数变幅0.0907～0.4989,平均值为0.416。多态性信息含量变幅0.0866～0.3744,0.25相似文献   

中国植物遗传连锁图谱构建研究进展

遗传连锁图谱构建是基因组研究中的重要环节,是基因定位与克隆乃至基因组结构与功能研究的基础上。近十几年来,分子生物学特别是分子标记技术的飞速发展,为构建高饱和的植物遗传连锁图谱和利用分子标记进行辅助育种奠定了基础。综述了我国在植物遗传连锁图谱构建研究方面的进展及发展动态,列举了我国利用DNA分子标记构建的34张植物遗传连锁图谱实例,且讨论了当前我国在该领域研究中存在的问题并提出了解决途径。     

基于SSR标记分析大豆疫霉根腐病抗源的遗传多样性

丰富的遗传多样性可为大豆育种提供宽阔的遗传基础,本研究基于35对SSR标记,对60份东北地区大豆疫霉根腐病抗性品种进行了遗传多样性分析,共检测到189个等位基因,平均每个位点等位变异数5.4个,多态性信息含量指数(PIC)为0.1550~0.8195,平均为0.6636;遗传相似系数的变异范围为0.31~0.74。利用5对高多态性SSR引物构建了60份抗性材料的指纹图谱,这5对SSR引物构建的指纹图谱可以将60份疫霉根腐病抗性材料逐一区分开。采用NTSYS2.10基于遗传距离的聚类分析,将60份抗性材料分为7个类群,其中78.33%的抗性品种(系)的遗传相似系数在0.45~0.74间,表明遗传差异相对较窄,品种间遗传多样性水平较低。聚类分析与群体遗传结构分析结果有部分重合,均反映出不同地区的抗性材料间存在一定的渗透和交流。     

基于整合图谱的鲤生长相关性状QTL的分布及变异规律

单个群体数量性状位点(QTL)的检测和识别效率通常是有限的,而多个群体能提高QTL的检测效率并能更好地了解其等位基因的变异和分布.本研究利用4个群体构建了鲤鱼的整合图谱,在此基础上比较分析了不同群体QTL的分布及变异.整合图谱长度为2371.6cM,包含257个微卫星(SSR)和421个SNP标记分布于42个连锁群,平均标记间隔为3.7cM.将4个群体的体重、体长、体高和体厚共67个QTL定位到整合图谱上进行比较分析,发现仅有1个QTL为3个群体共享,9个QTL为2群体共享,未发现4个群体均共享的QTL.QTL的比较分析结果表明,共享QTL可能在控制不同鲤鱼种质间生长性状中起主要作用.此外,探讨了QTL在不同群体间变化的原因和规律,同时揭示了主效和微效基因在不同群体中的遗传表现,为QTL定位策略和分子育种改良鲤生长性状提供理论基础.     

春小麦体细胞无性系变异的研究

利用RAPD技术检测春小麦愈伤组织和再生植株在离体培养过程中产生的变异,对培养不同时期的愈伤组织、再生植株检测结果表明,在小麦离体培养愈伤组织和再生植株中,RAPD谱带发生变化,表明发生了体细胞无性系分子水平变异．且具有明显的规律性和变异特点：杂交B代幼穗培养获得的愈伤组织发生变异的频率高于遗传稳定品种幼穗培养获得的愈伤组织。在愈伤组织培养75d时,在RAPD电泳图谱反映出高频率的亲本谱带缺失和非亲本谱带增加。不同基因型或外植体诱导的愈伤组织和再生植株中出现了相同的变异。与愈伤组织相比．再生植株中检测到的变异频率更高。不同外植体离体培养获得的再生植株,即使表型上没有观察到变异,但从RAPD图谱上却反映出变异的发生。表明RAPD技术可以快建方便地检测组织培养每个阶段出现的DNA水平变异。     

鬼针草属六种植物的同工酶电泳实验研究

目的:建立鬼针草6个品种过氧化物酶同工酶(POD)电泳指纹图谱,探讨鬼针草种内变异规律.方法:聚丙烯酰胺凝胶电泳分析.结果:鬼针草6个品种过氧化物酶同工酶PAGE指纹图谱差异显著.结论:聚丙烯酰胺凝胶同工酶电泳图谱可用于鉴别鬼针草6个种质.     

改良DNA指纹图谱的新技术

DNA指纹技术发明者Alec Jeffreys研究小组开发了一种DNA分类的新方法。由此排除了旧方法的许多局限性。旧方法利用衔接重复小卫星或可变量衔接重复子(VNTR)位点(其重复拷贝数显示高度等位变异),由此,当用限制性酶切时产生可变量DNA片段长度。随着PCR的出现,现已可对极短小的衔接重复小卫星进行扩增,从而提高了该技术的灵敏度。采用PCR法还可以从降解的DNA样本获得指纹的图谱。     

5个生姜品种的蛋白电泳指纹图谱研究

目的：研究5个生姜品种的鉴定。方法：利用蛋白质聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）指纹图谱分析、鉴别5个生姜品种。结果：5个样品的蛋白质PAGE指纹图谱具有一定差异。结论：PAGE指纹图谱可用于生姜品种鉴定与质量评价。