基于Illumina Bovine SNP 50K芯片对比利时蓝牛的遗传规律解析

为了研究大型肉牛比利时蓝牛生长发育的遗传规律,筛选优异基因,试验基于Illumina Bovine SNP 50K芯片数据,采用PLINK软件对270头比利时蓝牛常染色体数据进行基因组长纯合片段(ROH)检测并基于选择信号分析,通过核苷酸多态性检测取前5%的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)位点,基于牛参考基因组(ARS-UCD1.2)对结果SNPs进行基因注释,对候选基因进行GO功能注释与KEGG信号通路富集分析,并计算染色体上ROH长度占基因组总长度的比例(FROH)。结果表明:在全部270个个体数据中共检测出1893个ROH片段,平均长度13.2311 Mb,平均FROH为0.0392;得到与生长发育相性状相关的基因有NEB、TET2、NEK11、NCKAP1、MYH15、EIF4A2、bta-miR-1248-1、DCAF8、PRORP、DOCK3、SYT15、MYEF2、ZDHHC13,与公牛生育能力相关的基因有CFAP61、DNAL1、BAG1。说明通过对比利时蓝牛生长发育性状相关分子标记的解析可以为比利时蓝牛遗传改良提供理论指导。

基于高密度SNP芯片技术对中国西门塔尔牛SCD1基因与肉质性状的相关性分析

试验借助高密度SNP芯片技术在整个基因组范围内对223头中国西门塔尔牛群体进行基因分型,在SCD1基因上发现7个SNPs位点,对各SNP位点与西门塔尔牛肉质性状进行相关性分析。结果表明,SCD1基因的7个SNPs位点均与大理石花纹等级显著相关(P<0.05或P<0.01);A10050C、A13655G、C14790T和A15565G4个位点对剪切力影响显著(P<0.05);位点A13655G对肌内脂肪含量影响显著(P<0.05);位点A10050C、C14790T、A15565G不同基因型个体间脂肪颜色差异显著(P<0.05)。单体型分析结果显示,7个SNPs位点共构成6种单体型和14种单体型组合。单体型组合H3H6与高肌内脂肪含量极显著相关(P<0.01);单体型组合H6H6与优质大理石花纹极显著相关(P<0.01);单体型组合H4H6与高剪切力值显著相关(P<0.05);各单体型组合对肉色和脂肪颜色影响不显著。

利用SNP芯片构建我国冬油菜参试品种DNA指纹图谱

以2016?2017年度187份国家油菜参试品种及2015?2016年度33份续试品种为材料,利用油菜60K Illumina Infinium SNP(single nucleotide polymorphism)芯片进行基因分型,得到52 157个SNP标记。按照分型为AA和BB频率不为0、最小基因型频率(minor freq)大于0.05、SNP得率(call freq)大于0.80、样品缺失率小于5%及分型明晰的要求筛选出5374个SNP标记。这些标记的PIC(polymorphism information content)均值为0.27,PIC值大于0.25的SNP标记占55.94%。其中有5143个SNP标记能对应到A1~A10、C1~C9连锁群上,且比较全面地覆盖了油菜的基因组。用Power Marker、MEGA等软件对224份样品的5374个标记分析,结果显示:(1)设置8个品种重复2次点样对照,得出Infinium芯片的技术误差为0.36%,与Illumina公司公布的0.1%的技术误差十分接近。(2)NJ(Neighbor-joining)聚类分析中,97.86%的区试品种的相似系数小于95%、87.88%的续试品种相似系数大于95%,相似系数95%可作为品种特异性及一致性鉴定的阈值。这5374个SNP标记在油菜全基因组上分布均匀、多态性高、区分度好,可用于甘蓝型油菜品种特异性和一致性的鉴定分析及甘蓝型油菜品种DNA指纹图谱构建的研究。

SNP分子标记在作物品种鉴定中的应用和展望

单核苷酸多态性(SNP)作为最新一代遗传分子标记,已广泛应用于生物各研究领域。本文围绕SNP分子标记的开发和检测以及在作物品种鉴定中的应用展开阐述。目前SNP的开发主要有基于公共数据库和测序两种途径,检测方法从以凝胶电泳为基础的传统检测向高通量自动化的新检测技术发展。在品种鉴定中,对于大样本群体和多SNP检测位点的作物,建议使用基因芯片或基因测序分型(GBS)技术;对于小样本群体和少SNP检测位点的作物,则通过竞争性等位基因特异性PCR(KASP)和高分辨率熔解曲线(HRM)分型技术实现更加灵活高效低成本的检测。

利用犬170 K高密度SNP芯片检测16个中国地方犬种全基因组拷贝数变异

旨在解析中国地方犬全基因组拷贝数变异(CNV)分布情况,为分析CNV对犬表型变异的影响提供前期基础。本研究采集了16个来自中国不同地方犬品种和9头罗威纳犬共计185头犬的血液样品,使用血液DNA提取试剂盒提取DNA,利用犬170KSNP芯片和PennCNV软件对中国地方犬进行全基因组范围内的CNV分析。参照Illumina芯片标准操作流程进行芯片扫描和基因分型。将质控后的SNP参考PennCNV软件使用说明书,设定分析参数进行CNV检测分析。从分析结果中随机挑选8个CNV区间(CNVRs)使用实时定量PCR进行验证。利用BioMart以及DAVID软件进行基因和功能注释分析。结果表明,在185个个体中共发现了477个CNV,这些CNV随机分布在38条常染色体上,合并后可以得到220个CNVR,总长度约占犬整个基因组序列的1.25%,平均长度为142.24kb。在220个CNVR中,115个为缺失,74个为重复,31个为缺失/重复CNVR。此外,笔者发现53个CNVR为潜在的中国地方犬品种特异性CNVR。在基因和功能注释中,本研究共发现162个基因位于所检测到的CNVR内,这些基因主要富集的功能类别是嗅觉受体活动,嗅觉的感知,对化学刺激物的感知,感官知觉和神经系统过程。这些结果解析了中国地方犬基因组结构变异分布情况,将有助于进一步研究CNV与犬表型变异的关联性。

SNP微阵列和基因捕获测序联合在智力障碍或精神发育迟缓儿童中的应用价值

目的研究单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism,SNP)微阵列和新一代基因捕获测序技术的联合应用对智力障碍或精神发育迟缓儿童的诊断价值。方法通过资料分析法选取2018年9月至2020年3月在南京医科大学附属儿童医院康复门诊接受治疗的智力障碍或精神发育迟缓儿童19名,年龄在6个月至14岁,男童11人和女童8人。分别采用发育诊断量表和韦氏儿童智力量表中国修订本(WISC-RC)对其进行智力评定,发育商低于49分或智商低于51分者纳入本次研究,进行全基因组拷贝数变异(Copy Number Variation,CNV)及致病基因变异分析,对检测的CNV采用定量PCR法进行先证者及父母验证,对明确或疑似致病性基因变异采用双脱氧法测序进行验证和家庭基因谱核查。结果研究表明19名入选者中有16名患儿的SNP微阵列分析结果为阴性,其中6例确认患有单一遗传疾病、7例阴性、3例存在可疑的基因病变(表现在11q24.1q25、21q22.2q22.3、12q22.1q23区域,其是诱发智力障碍和精神发育迟缓的主要病因)。结论SNP微阵列和新一代基因捕获测序技术的联合应用可显著提高不明原因的智力障碍或精神发育迟缓儿童的分子遗传病因诊断概率,通过寻根朔源方式也可为后续诊治方向提供可靠依据,具有重要的临床意义。

单核苷酸多态性检测方法的新进展

单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphism,SNP)是第三代遗传标记,在基因定位、遗传疾病和人类起源等理论研究中具有重大意义,在抗药性或药物过敏反应中扮演着极其重要的角色,正逐步成为分子诊断、临床检验、新药研发的重要手段。文章综述和分析了几种新建立的SNP检测方法,包括基因芯片、分子探针、荧光偏振、荧光共振、质谱和磁性颗粒分析。在生物化学、工程学和分析软件等方面取得突破的基础上,有望建立灵敏准确、简便易行、高通量、低费用的SNP技术。

云南水稻种质资源的遗传多样性分析

利用基因芯片GSR40K评估了135份来自云南不同海拔地区水稻种质资源的遗传多样性和群体结构。结果显示云南不同海拔地区水稻种质资源具有较丰富的遗传多样性,利用SNP标记进行籼粳特性分型,将种质资源分为籼稻类型、偏籼类型、中间类型、粳稻类型和偏粳类型;利用单倍型标记和功能标记鉴定了与育种相关的82个基因,结果表明135份材料都含有非落粒性相关的基因,接近70%的水稻品种含有稻瘟病抗性基因,含有抗虫基因及香味基因的品种数量较少;利用聚类和主成分分析将135份材料分成7个亚群,通过遗传分化指数GST值评估每一个标记位点在7个亚群之间的分化程度,结果表明7个亚群间存在高度的遗传分化,且135份水稻品种基因组区域上至少有0.09%的区域是完全不一样的,而有0.08%的区域是频繁交流和固定的,因此不同亚群间的基因交流频率极低。利用亚群间海拔高度的差异,分析群体间的差异基因组区域,推测可能是与海拔适应性相关。本研究结果为云南地方水稻资源的有效保护和高效利用提供科学依据。

鼻咽癌细胞系候选癌基因的筛选

目的:利用SNP芯片和基因表达谱芯片数据筛选鼻咽癌细胞系CNE1、CNE2、HONE1中的候选癌基因。方法:SNP芯片检测DNA拷贝数,基因表达谱芯片检测3个鼻咽癌细胞系与人永生化鼻咽上皮细胞系NP69基因表达水平,Ensembl database将SNP数据、基因表达谱数据和人类基因组中已知的DNA拷贝数改变数据整合,筛选候选癌基因,生物信息学进一步分析功能。结果:筛选出候选癌基因102个,包含许多功能群,参与各种信号通路。结论:为癌基因的筛选提供了一种研究方法;筛选鼻咽癌细胞系中候选癌基因,对其的进一步研究有助于认识鼻咽癌的发病机制,为鼻咽癌的诊断和治疗提供理论基础。

中国西门塔尔牛CACNA2D1基因的遗传变异及其与屠宰性状的关联分析

旨在研究中国西门塔尔牛CACNA2D1基因的遗传变异及其与屠宰性状的关系。本试验与所采用的传统的PCR-SSCP或者PCR-RFLP技术不同,首次借助高通量SNP芯片技术在136头中国西门塔尔牛群体中对CACNA2D1基因的遗传变异进行了研究。结果显示,在中国西门塔尔牛CACNA2D1基因上总计发现12个有效SNP位点,其中4个位点Ho、He和PIC值较低属于中低度多态,8个位点属于高度多态。卡方适合性检验表明,10个位点处于HarDY-Weinberg平衡状态(P>0.05)。各位点遗传变异与屠宰性状进行关联分析显示,位点1不同基因型个体在肉色性状方面差异显著(P<0.05),位点2不同基因型个体在大腿肉厚方面差异显著(P<0.05),位点3不同基因型个体在胴体重、屠宰率、眼肌面积和大腿肉厚几个重要屠宰性状差异显著(P<0.05),在肉色性状达到了差异极显著(P<0.01)。位点3杂合子AB基因型为优势基因型,其他位点AA为优势基因型。本研究表明,CACNA2D1基因可以作为中国西门塔尔牛部分屠宰性状候选基因,尤其是位点3可以作为中国西门塔尔牛屠宰性状的重要潜在分子标记,从而为中国西门塔尔牛现代育种提供一定参考。

影响猪精子耐冻性的候选基因分析

在对通城猪精液冷冻保存的过程中,发现精液冻存质量存在个体差异。根据多次精液冻存后的精子活力检测结果,结合系谱关系筛选出精子耐冻与不耐冻个体各3头,并采用“中芯一号”SNP芯片进行群体遗传分化指数(FST)分析,应用生物信息学方法挖掘影响猪精子耐冻性差异的关键候选基因。结果显示:22头通城猪精液冻存后的精子活力存在明显差异,3头精子耐冻个体之间和3头精子不耐冻个体之间分别具有更近的亲缘关系,表明猪精子耐冻性差异可能受遗传因素影响;对耐冻性差异个体SNP芯片数据的FST分析结果显示,FST平均值为0.1705,存在较高程度的遗传分化;进一步选取FST前1%(FST>0.53)的266个SNP位点,并在其上下游100 kb区域共注释到了397个候选基因,富集在细胞形态、肌动蛋白细胞骨架和离子通道等生物学过程;其中KCNG4、ARPC1B、DNAAF4、MNS1、LIMK2、RPL31和VIM等基因可作为猪精子耐冻性差异的关键候选基因。以上结果说明,猪精子耐冻性受遗传因素影响,并受到关键基因控制,值得进一步对其基因功能进行研究。

烟草黄绿叶突变体的遗传分析与基因定位

以G117为父本、RG13为母本,杂交获得F1群体。系谱法常规选择过程中,在F3株系内发现黄绿自然隐性突变株。该突变体的叶色在旺长期前呈现正常绿色,进入旺长期后,叶色逐渐发黄,叶脉呈乳白色,与正常烟株差别明显。遗传分析表明该突变体性状受1对隐性基因控制。从来源于一个连续自交单株的分离群体中分别选取10份隐性纯合烟株和10份显性烟株,利用430K烟草高密度SNP芯片进行基因型分析,快速确定了与目标性状相关联的标记。进而利用该分离群体验证相关分子标记,将该基因定位在烟草第5号染色体M7和M18之间,并与M7标记共分离。相关研究为进一步克隆该基因奠定了基础,同时也为烟草其他重要性状的定位提供了一种有效、快速的方法。

基因芯片在畜禽遗传育种中的应用及展望

基因芯片是一种通过DNA双链或DNA-RNA互补杂交检测特定DNA序列的高通量技术,其中SNP基因分型芯片已经广泛用于畜禽的遗传育种工作,在牛(Bos taurus)、猪(Sus scrofa)、羊(Caprinae)、鸡(Gallus gallus)等畜禽中取得了重大成就。但是在实际生产中使用的基因组选择仅利用了基因组信息,无法完全解释复杂性状的分子遗传基础,限制了基因组选择的准确性。随着表观遗传学研究的不断深入、商用甲基化芯片的推出、表观基因组关联分析(epigenome-wide association study,EWAS)的提出,DNA甲基化已被广泛用于解释遗传与表型的因果关系。未来,有望开发专门针对畜禽的甲基化芯片,通过EWAS探索与畜禽经济性状显著相关的甲基化位点,深化对复杂性状因果变异的理解。结合甲基化芯片与SNP芯片捕获畜禽表观基因组和基因组信息,更准确地解读遗传变异,提高基因组选择的准确性,推动畜禽分子遗传育种工作的精细化发展。本文综述了SNP芯片在畜禽上的应用,并对甲基化芯片在畜禽上的应用进行了展望,以期为基因芯片在动物育种中的进一步应用提供借鉴和参考。

藏族人群原发性高血压易感基因全基因组关联分析

目的通过全基因组关联分析(GWAS)发现并鉴定与藏族高血压关联的遗传变异。方法结合高通量芯片分析和高效DNA混合池策略的SNP-Ma P方法,对藏族原发性高血压(EH)患者与藏族正常对照进行了全基因扫描。筛选出有显著差异的位点后,用直接测序和PCR-RFLP的方法,进行群体验证,鉴定出各个基因型和相应等位基因的频率。结果在全基因组的遗传标记中,5个标签位点的等位基因频率在患者组与对照组之间存在显著差异(P<9.2×10-8)。用直接测序和PCR-RFLP的方法进行群体验证,发现rs17136827和rs1866525两个位点的基因型和等位基因频率分布在两组间均无差异;rs9865108、rs12541835和rs4547758的基因型频率和等位基因频率在两组间的差异显著,携带C等位基因个体具有较高的EH发病风险。结论证实affymetrix Human SNP芯片和高效混合池策略结合的SNP-Ma P能够有效地大范围分析人类EH易感基因。rs9865108、rs12541835和rs4547758与藏族EH易感相关。

高血压个体化药物治疗相关基因分型芯片数据分析软件设计

目的:针对高血压个体化药物治疗相关基因分型芯片,设计高血压芯片数据分析v1.0软件。通过读取芯片扫描后产生的GPR或LSR文件,自动分析芯片工艺的有效性、判断相关的基因型结果并入库管理。方法:以Microsoft VisualBasic V6.0为工具编程。结果:经过1025例芯片的测试结果表明,该软件稳定可靠,大大提高了基因分型工作效率。结论:软件设计成功,达到预期目的。

基于全基因组芯片开发水稻HRM特异分子标记

植物中广泛分布着单核苷酸多态性(SNP)位点。在此基础上发展而来的SNP标记因其具有高分辨率和共显性等优点,已成为当前作物遗传研究重要的分子工具。本研究拟建立基于高分辨率熔解曲线(HRM)技术的SNP分子标记,从而实现对栽培稻和野生稻的高效基因分型,为今后水稻的基因挖掘、品种鉴定以及分子育种等提供可靠、快捷的技术工具。利用水稻全基因组9 K SNP芯片对栽培稻品种黄华占和野生稻Y605进行扫描,寻找两者之间的SNP位点,并将其开发成基于HRM技术的特异分子标记。然后,利用这些分子标记对亲本黄华占、野生稻Y605以及两者的BC3回交群体进行分子检测,以验证其有效性。水稻9 K基因芯片在黄华占与野生稻Y605之间总共找到了4198个SNP位点,它们在12条染色体上较均匀分布。在水稻第1号染色体上随机挑选出5个SNP位点开发成基于HRM技术的特异分子标记。利用这些标记对黄华占与野生稻Y605的BC3F1和BC3F2群体进行检测分析,发现它们都能准确区分亲本的纯合与杂合基因型。并且,在回交后代的第1号染色体ZY1-1~ZY1-4标记区间检测到野生稻片段插入。水稻全基因组9 K SNP芯片可以很好地应用于水稻SNP标记的开发。开发的SNP特异标记能准确、高效地对栽培稻和野生稻进行基因分型。进一步完成基于HRM技术的水稻全基因组SNP标记的开发,可为今后野生稻的分子遗传研究、有利基因挖掘和育种应用提供高效的分子检测手段。

基于SNP标记的大麦遗传多样性与群体遗传结构分析

为了评价大麦种质组合的配制,本研究对384份不同来源大麦种质资源的农艺性状和遗传背景进行分析,并选取了分布于大麦7条染色体上具有多态性的6 454个SNP标记进行群体遗传结构分析,结果表明:(1) 384份参试大麦种质资源的6个农艺性状中,除分蘖数外,其他性状表现基本接近正态分布。6个参试农艺性状统计量指标在环境、基因型、基因型与环境互作效应方面均达到极显著水平(p<0.01)。(2) SNP标记基因分型共分为8种类型。其中A/G类型的最多为2 386个;T/A类型的最少,为104个。平均各条染色体上分布922个,其中4H染色体上最多,为1 288个;1H染色体最少,为642个。(3)遗传结构分析结果显示,384份参试材料分为3个亚群,第1亚群有48份材料,第2亚群有149份材料,第3亚群有187份材料。本研究结果为分子标记辅助育种提供科学依据。

海南地区高血压家族相关基因SNP基因芯片分析

目的调查分析海南地区高血压患者家族相关基因单核苷酸多态性(SNP)。方法采用SNP基因芯片技术,检测高血压患者及其直系亲属血管紧张素原(AGT)、血管紧张素转移酶(ACE)、内皮型一氧化氮合成酶(eNOS)、内皮素2(ET-2)、心钠素(ANP)、心钠素受体(NPRC)6个相关基因18种多态性分布情况。结果其中AGT(M235T)、ACE(I/D)多态性基因型分布与对照组比较具有显著统计学差异(P<0.05),而6个高血压相关基因等位基因频率分布与对照组比较差异均无显著统计学意义。结论海南人群中所检测的6个相关基因的基因住点的基因频率与其他地区和国家相比具有自己的特点,AGT(M235T)基因TT型和ACE(I/D)基因DD型可能与原发性高血压有关,是海南岛居民原发性高血压家系人群发病的危险因素之一。

基于SNP标记的爆裂玉米农家品种遗传多样性

为了评价广西爆裂玉米农家品种的遗传多样性,利用56K SNP芯片技术对中国广西45个爆裂玉米农家品种、中国2个爆裂玉米杂交种和6个南美爆裂玉米种质进行全基因组扫描,获得多态性标记14 338个,基因分型为6种类型。其中A/G类型最多,为5 805个;A/T类型最少,为149个。1号染色体的多态性SNP位点最多,为2 302个;10号染色体最少,为848个。45个农家品种间平均遗传相似系数为0.62,变幅为0.41~0.99,总体遗传相似度高。聚类分析将参试品种划分为三大类群,相同来源的农家品种大多聚在一起;主成分分析显示大部分农家品种聚在一起,与杂交品种和南美品种之间没有交集,表明农家品种遗传相似性较高,与杂交品种和南美品种遗传差异较大。