組學(xué)分析策略11

1、組學(xué)分析策略組學(xué)分析策略組學(xué)分析組學(xué)分析n基因組基因組 有參考序列的基因組有參考序列的基因組 無(wú)參考序列的基因組無(wú)參考序列的基因組n轉(zhuǎn)錄組轉(zhuǎn)錄組 數(shù)字基因表達(dá)譜數(shù)字基因表達(dá)譜( DGE ) 轉(zhuǎn)錄組轉(zhuǎn)錄組(RNA Seq) Small RNA 測(cè)序測(cè)序 降解組測(cè)序降解組測(cè)序n蛋白組蛋白組n代謝組代謝組 基因組基因組n 結(jié)構(gòu)基因組學(xué)結(jié)構(gòu)基因組學(xué) 基因定位基因定位 基因組作圖基因組作圖 測(cè)定核苷酸序列測(cè)定核苷酸序列n 功能基因組學(xué)功能基因組學(xué) 基因的識(shí)別、鑒定、克隆基因的識(shí)別、鑒定、克隆 基因結(jié)構(gòu)、功能及其相互關(guān)系基因結(jié)構(gòu)、功能及其相互關(guān)系 基因表達(dá)調(diào)控的研究基因表達(dá)調(diào)控的研究n有參考基因組物種有參

2、考基因組物種 個(gè)體基因組再測(cè)序。個(gè)體基因組再測(cè)序。 多種品系基因組重測(cè)序。多種品系基因組重測(cè)序。 群體遺傳學(xué)分析。群體遺傳學(xué)分析。 圖譜構(gòu)建與家系連鎖分析。圖譜構(gòu)建與家系連鎖分析。 全基因組關(guān)聯(lián)分析。全基因組關(guān)聯(lián)分析。 基因組重測(cè)序開(kāi)發(fā)新標(biāo)記?；蚪M重測(cè)序開(kāi)發(fā)新標(biāo)記。 簡(jiǎn)化基因組重測(cè)序開(kāi)發(fā)新標(biāo)記。簡(jiǎn)化基因組重測(cè)序開(kāi)發(fā)新標(biāo)記。 基因組基因組 基因組基因組 個(gè)體基因組再測(cè)序個(gè)體基因組再測(cè)序?qū)τ谝褱y(cè)序的重要經(jīng)濟(jì)物種和模式物種的野生種、突變種或亞種進(jìn)行基因組測(cè)序。策略： 1. 近緣物種的de novo ；2.全基因組重測(cè)序+de novo。1.基因組de novo組裝；近緣物種進(jìn)化分析；2.序列比對(duì)+

3、 de novo組裝；SNP、插入/缺失和結(jié)構(gòu)變異鑒定；進(jìn)化分析。栽培大豆基因組栽培大豆基因組第一個(gè)大豆基因第一個(gè)大豆基因組組Genome sequence of the paleopolyploid soybean. Nature, 2010, 463:178-183.美國(guó)農(nóng)業(yè)部 美國(guó)聯(lián)合基因組研究中心華盛頓大學(xué)美國(guó)普渡大學(xué)等研究目的研究目的大豆基因組測(cè)序大豆基因組測(cè)序GS1.1Gb（2n=40）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究材料：研究材料：栽培大豆Glycine max var. Williams 82 測(cè)序策略：測(cè)序策略：建庫(kù)3 kb, 8 kb, fosmid 及 BAC；Sanger：6.5X研究結(jié)果

4、研究結(jié)果1. 組裝：組裝：contigN50：189.4 Kb; scaffoldN50：47.8 Mb ；錨定染色體；錨定染色體上。上。2. 46,430個(gè)蛋白編碼位點(diǎn)，個(gè)蛋白編碼位點(diǎn)，283個(gè)豆個(gè)豆科特有基因家族?？铺赜谢蚣易濉?. 兩次基因組復(fù)制事件兩次基因組復(fù)制事件：5900萬(wàn)年萬(wàn)年前和前和1300萬(wàn)年前。萬(wàn)年前。4. 結(jié)瘤基因結(jié)瘤基因：28個(gè)結(jié)瘤基因和個(gè)結(jié)瘤基因和24個(gè)個(gè)關(guān)鍵調(diào)控基因。關(guān)鍵調(diào)控基因。5. 控油基因控油基因：脂類(lèi)代謝相關(guān)基因遠(yuǎn)：脂類(lèi)代謝相關(guān)基因遠(yuǎn)多于擬南芥，大豆具有更復(fù)雜的轉(zhuǎn)多于擬南芥，大豆具有更復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。錄調(diào)控。野生大豆基因組野生大豆基因組第二個(gè)大豆基因組第二

5、個(gè)大豆基因組Whole-genome sequencing and intensive analysis of the undomesticated soybean (Glycine soja Sieb. and Zucc.) genome. PNAS, 2010. 107: 22032-22037 .韓國(guó)首爾大學(xué) 韓國(guó)生命工學(xué)研究院研究目的野生大豆與栽培大野生大豆與栽培大豆基因組比較。豆基因組比較。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究材料：研究材料：野生大豆G. soja IT182932植株純合型。測(cè)序策略：測(cè)序策略：454+Solexa序列比對(duì)+ de novo 組裝。研究結(jié)果研究結(jié)果1、序列比對(duì)得到、序列比對(duì)

6、得到915.4M的的G. soja 基基因組，覆蓋已發(fā)表大豆基因組序列因組，覆蓋已發(fā)表大豆基因組序列的的97.65%；2、軟件分析發(fā)現(xiàn)復(fù)制區(qū)域占、軟件分析發(fā)現(xiàn)復(fù)制區(qū)域占G. soja 基因組的基因組的80%，鑒定得到，鑒定得到2.5million SNPs；3、發(fā)現(xiàn)、發(fā)現(xiàn)35.6%的高可信度基因都是的高可信度基因都是受受G. soja 基因組的非同義基因組的非同義SNPs影響影響的；的；4、通過(guò)序列比對(duì)和軟件計(jì)算，證明、通過(guò)序列比對(duì)和軟件計(jì)算，證明G. soja 和和G.max基因組在基因組在27萬(wàn)年前產(chǎn)萬(wàn)年前產(chǎn)生分化，遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于馴化得到生分化，遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于馴化得到G.max的的時(shí)間（時(shí)間（6000

7、-9000年前）；栽培大豆年前）；栽培大豆來(lái)自于先于來(lái)自于先于G. soja/G. max 復(fù)合體存復(fù)合體存在的祖先。在的祖先。野生大豆與栽培大豆的進(jìn)化關(guān)系野生大豆與栽培大豆的進(jìn)化關(guān)系野生大豆與栽培大豆分化時(shí)間早于大豆馴化時(shí)間。野生大豆與栽培大豆分化時(shí)間早于大豆馴化時(shí)間。 G.max 本質(zhì)上是本質(zhì)上是G. soja的馴化形式的馴化形式.。G. soja/G.max 復(fù)合復(fù)合體至少在體至少在270,000 y 前就出現(xiàn)了。前就出現(xiàn)了。多種品系基因組重測(cè)序多種品系基因組重測(cè)序核心種質(zhì)資源資源是育種家最為寶貴的財(cái)富。通過(guò)對(duì)核心核心種質(zhì)資源資源是育種家最為寶貴的財(cái)富。通過(guò)對(duì)核心種質(zhì)資源進(jìn)行重測(cè)序，可以

8、實(shí)現(xiàn)：種質(zhì)資源進(jìn)行重測(cè)序，可以實(shí)現(xiàn)：核心種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)（分子標(biāo)記，材料間聚類(lèi)關(guān)系）；核心種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)（分子標(biāo)記，材料間聚類(lèi)關(guān)系）；研究與品種優(yōu)良性狀相關(guān)的分子機(jī)制。研究與品種優(yōu)良性狀相關(guān)的分子機(jī)制。玉米重測(cè)序玉米重測(cè)序研究材料：研究材料：6個(gè)中國(guó)重要玉米個(gè)中國(guó)重要玉米骨干親本骨干親本測(cè)序：測(cè)序：Illumina 每株每株5xSOAP v2.18比對(duì)參比對(duì)參考基因組序列考基因組序列發(fā)現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)了100多萬(wàn)個(gè)多萬(wàn)個(gè)SNPs位點(diǎn)和位點(diǎn)和3萬(wàn)多個(gè)萬(wàn)多個(gè)IDPs位點(diǎn)，建立了高密度分子標(biāo)記遺位點(diǎn)，建立了高密度分子標(biāo)記遺傳圖譜傳圖譜。發(fā)現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)了101個(gè)序列多態(tài)性較低的區(qū)域，個(gè)序列多態(tài)性較低的區(qū)域，在這些區(qū)

9、域中含有大量在選擇過(guò)程中在這些區(qū)域中含有大量在選擇過(guò)程中與玉米性狀改良有關(guān)的候選基因。與玉米性狀改良有關(guān)的候選基因。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究發(fā)現(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)玉米重測(cè)序玉米重測(cè)序 玉米自交系的重測(cè)序數(shù)據(jù)與玉米自交系的重測(cè)序數(shù)據(jù)與玉米玉米B73的基因組序列進(jìn)行的基因組序列進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)不同的自交系中比對(duì)，發(fā)現(xiàn)不同的自交系中存在不同數(shù)量的基因丟失與存在不同數(shù)量的基因丟失與獲得性變異（獲得性變異（PAVs）。）。材料選擇樣品數(shù)量30個(gè)以上物種內(nèi)亞群的劃分明確，且相同亞群的個(gè)體具有一定的代表性測(cè)序每個(gè)樣品全基因組重測(cè)序5X-10X標(biāo)準(zhǔn)信息分析SNP的檢測(cè)及注釋InDel的檢測(cè)及注釋SV的檢測(cè)及注釋高級(jí)信息分析連

10、鎖不平衡分析群體進(jìn)化分析群體結(jié)構(gòu)分析選擇分析等選擇有代表性品種重測(cè)序，能夠揭示物種在馴化過(guò)程中發(fā)生變化的機(jī)制，研究進(jìn)化和馴化在基因組上留下的“痕跡”，重新找回因人工選擇而流失的優(yōu)秀基因。群體遺傳學(xué)分析群體遺傳學(xué)分析研究目的鑒定野生、栽培大豆的遺傳分化和選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究材料：17野生大豆14株栽培大豆測(cè)序策略：illumina 每個(gè)個(gè)體5X左右研究成果1、發(fā)現(xiàn)了630多萬(wàn)個(gè)SNP, 篩選出20多萬(wàn)個(gè)tag SNP 。2、鑒定出18多萬(wàn)個(gè)兩種大豆中獲得和缺失變異（PAVs）。3、鑒定了470個(gè)受選擇的區(qū)域，分布在大概5%的基因組范圍。4、發(fā)現(xiàn)大豆基因組存在較高程度的基因連鎖不平衡和較高比例的單核苷

11、酸非同義替換/同義替換比例。香港中文大學(xué) 華大基因大豆重測(cè)序Resequencing of 31 wild and cultivated soybean genomes identifies pattern of genetic diversity and selection.Nature genetics,2010,42(12):1053-1059材料選擇RIL、DH系等作圖群體子代個(gè)體在100個(gè)以上測(cè)序雙親10X以上重測(cè)序子代0.1-2X的全基因組重測(cè)序或芯片分型標(biāo)準(zhǔn)信息分析SNP的檢測(cè)及注釋InDel的檢測(cè)及注釋SV的檢測(cè)及注釋高級(jí)信息分析分子標(biāo)記篩選子代基因分型遺傳圖譜構(gòu)建和QTL分析

12、圖譜構(gòu)建與家系連鎖分析。遺傳圖譜是QTL定位的基礎(chǔ)。對(duì)作圖群體進(jìn)行低深度重測(cè)序或者SNP分型，可以構(gòu)建高分辨率的遺傳圖譜，通過(guò)連鎖分析，進(jìn)行QTL定位、進(jìn)而輔助育種。研究目的通過(guò)全基因組重測(cè)序檢測(cè)得到SNPs進(jìn)行基因分型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)9311和日本晴構(gòu)建的F11的150個(gè)RILs，每個(gè)RIL測(cè)0.02X數(shù)據(jù)，所得數(shù)據(jù)與2個(gè)親本基因組數(shù)據(jù)相對(duì)比，找出SNPs研究成果以SNPs構(gòu)建了高精度的基因分型圖（bin map）。以bins 為markers 構(gòu)建了全基因組高密度分子標(biāo)記的連鎖圖譜。標(biāo)記的平均密度為0.66cM。水稻重測(cè)序構(gòu)建遺傳圖譜High-throughput genotyping by wh

13、ole-genome resequencing.Genome Research,2009,19:1068-1076全基因組關(guān)聯(lián)分析 通過(guò)對(duì)核心種質(zhì)資源進(jìn)行重測(cè)序，結(jié)合物種LD信息，構(gòu)建物種HapMap，獲得該物種大量Tag SNPs，應(yīng)用Tag SNPs進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS)，從而挖掘功能相關(guān)基因。基因組重測(cè)序開(kāi)發(fā)新標(biāo)記基因組重測(cè)序開(kāi)發(fā)新標(biāo)記 n無(wú)參考基因組物種無(wú)參考基因組物種 基因組基因組 de novo測(cè)序。測(cè)序。 簡(jiǎn)化基因組簡(jiǎn)化基因組 de novo測(cè)序開(kāi)發(fā)測(cè)序開(kāi)發(fā)SNP標(biāo)記。標(biāo)記。 SNP分型構(gòu)建遺傳圖譜。分型構(gòu)建遺傳圖譜。 基因組基因組已發(fā)表植物基因組物種信息已發(fā)表植物基因

14、組物種信息 已發(fā)表動(dòng)物基因組物種信息已發(fā)表動(dòng)物基因組物種信息 已發(fā)表動(dòng)物基因組物種信息已發(fā)表動(dòng)物基因組物種信息 基因表達(dá)研究進(jìn)入數(shù)字時(shí)代基因表達(dá)研究進(jìn)入數(shù)字時(shí)代數(shù)字基因表達(dá)譜數(shù)字基因表達(dá)譜DIGITAL GENE EXPRESSION PROFILLING數(shù)字基因表達(dá)譜數(shù)字基因表達(dá)譜DIGITAL GENE EXPRESSION PROFILLING數(shù)字基因表達(dá)譜數(shù)字基因表達(dá)譜DIGITAL GENE EXPRESSION PROFILLING實(shí)驗(yàn)流程實(shí)驗(yàn)流程數(shù)據(jù)分析流程數(shù)據(jù)分析流程n基本特點(diǎn)基本特點(diǎn)測(cè)量準(zhǔn)確度高測(cè)量準(zhǔn)確度高通量高通量高可重復(fù)性高可重復(fù)性高n獨(dú)特優(yōu)勢(shì)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)無(wú)需重復(fù)實(shí)驗(yàn)無(wú)需重復(fù)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)低豐度基因檢測(cè)低豐度基因檢測(cè)新轉(zhuǎn)錄本檢測(cè)新轉(zhuǎn)錄本檢測(cè)反義鏈轉(zhuǎn)錄本檢測(cè)反義鏈轉(zhuǎn)錄本數(shù)字基因表達(dá)譜數(shù)字基因表達(dá)譜DIGITAL GENE EXPRESSION PROFILLING數(shù)字基因表達(dá)譜基因芯片數(shù)字基因表達(dá)譜基因芯片檢測(cè)率達(dá)檢測(cè)率達(dá)98%(多少基因含多少基因含CATG位點(diǎn)位點(diǎn))21bp Tag能唯一檢測(cè)多少基因能唯一檢測(cè)多少基因 轉(zhuǎn)錄組分析轉(zhuǎn)錄組分析RNA SeqcDNA文庫(kù)構(gòu)建測(cè)序比對(duì)到參考序列RNA SeqRNA S