前言
复杂性状(Complex traits)通常是指由多个基因和环境共同作用的性状,包括了数量性状和常见的疾病等。因此研究复杂性状的遗传基础就不能使用经典的遗传学实验手段了(例如 “孟德尔的豌豆” ),而要另辟蹊径。
全基因组关联研究(Genome-Wide Association Study,简称 GWAS)与 数量性状基因座定位(Quantitative Trait Locus mapping,简称 QTL 定位)已经成为研究 复杂性状 遗传结构的重要手段。
GWAS
首先来聊聊 GWAS,虽然才发展了十几年,已经在疾病研究和植物农艺性状遗传研究当中获得了广泛的应用,算是一个大热点领域。 此处必须祭出这张图:
“Common Variants,common diseases”,这个假设就是 GWAS 研究的
前提。
是的,没看错,人类对自身的探索了解和掌握永远是技术进步的一大动力,GWAS 研究最开始也是为了研究人类疾病以及其他特征的。
GWAS 的核心是基于分子标记的连锁不平衡(LD),利用 LD 来研究标记与性状之间关系。
名词解释:连锁不平衡
连锁不平衡(linkage disequilibrium,简称 LD),是指在指定群体内,不同位点等位基因间的非随机性关联,包括两个标记间/两个基因间/一个基因与一个标记间的非随机关联。
简单的说就是:两个不同位置的等位基因同时出现(连锁)的概率,高于随机出现的概率(不平衡)。
GWAS - 全基因组关联分析,顾名思义,是在全基因组范围内,检测多个个体的遗传变异多样性,获得群体中每个个体的基因型;然后与性状(即我们常说的表型)进行统计学关联分析,根据统计量(主要指 P 值)筛选出候选变异位点和
基因。 QTL 定位
接下来,我们说说QTL 定位,与GWAS 相比,QTL定位可算历史悠久,已经发展了近一个世纪,是研究数量性状遗传基础的主要手段。
有趣的是,GWAS 实质是利用连锁不平衡定位,而QTL的实质,是确定分子标记与 QTL 之间的连锁关系,基本原理是 QTL 与连锁标记的共分离。 当分子标记与某一个性状的 QTL 连锁时,不同标记基因型个体的表型值将存在显著差异。通过分析表型间差异,就可以推断与分子标记相连锁的 QTL 的位置和效应,也就是定位。
名词解释:连锁与重组(建议添加一个滑动窗口)
在细胞减数分裂时,非同源染色体上的基因相互独立,自由组合;
而同源染色体中,同一染色体上的基因在遗传过程中倾向于维系在一起,表现为基因连锁(Linkage);
非姐妹染色单体间在减数分裂时发生交换,从而导致了染色体上的基因发生基因重组(Recombination)。
来,一起复习下高中生物~~ 发生交换的两条染色体上的 Bb/Cc两个等位基因发生了重组,Aa和Bb 则表现为连锁。
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GWAS 与 QTL 定位分析内容
不论是 GWAS 还是 QTL 定位分析,其分析对象都是多个个体的分子标记,早期 QTL 研究用过各种细胞标记,表型标记等,近年来分子标记如 SSR 标记,SNP 标记随着测序技术的进步,成为了新宠,尤其是 SNP 标记,是最有生命力的分子标记。
GWAS 和 QTL 定位的分析内容如下表所示:
GWAS
? 获取准确的 SNP 标记信息;
QTL 定位
? 获取准确的 SNP 标记信息;