組學分析策略11

組學分析策略組學分析基因組

有參考序列的基因組無參考序列的基因組轉(zhuǎn)錄組

數(shù)字基因表達譜(DGE)

轉(zhuǎn)錄組(RNA‐Seq)

SmallRNA測序降解組測序蛋白組代謝組

基因組

結構基因組學

基因定位基因組作圖測定核苷酸序列功能基因組學

基因的識別、鑒定、克隆基因結構、功能及其相互關系基因表達調(diào)控的研究有參考基因組物種

個體基因組再測序。多種品系基因組重測序。群體遺傳學分析。

圖譜構建與家系連鎖分析。

全基因組關聯(lián)分析?；蚪M重測序開發(fā)新標記。簡化基因組重測序開發(fā)新標記。

基因組

基因組

個體基因組再測序?qū)τ谝褱y序的重要經(jīng)濟物種和模式物種的野生種、突變種或亞種進行基因組測序。策略：

1.近緣物種的denovo；

2.全基因組重測序+denovo。1.基因組denovo組裝；近緣物種進化分析；2.序列比對+denovo組裝；SNP、插入/缺失和結構變異鑒定；進化分析。栽培大豆基因組—第一個大豆基因組Genomesequenceofthepaleopolyploidsoybean.

Nature,2010,463:178-183.美國農(nóng)業(yè)部

美國聯(lián)合基因組研究中心華盛頓大學美國普渡大學等研究目的大豆基因組測序GS≈1.1Gb（2n=40）實驗設計研究材料：栽培大豆Glycinemaxvar.Williams82測序策略：建庫3

kb,

8

kb,fosmid

及

BAC；Sanger：6.5X研究結果1.組裝：contigN50：189.4

Kb;

scaffoldN50：47.8

Mb；錨定染色體上。2.46,430個蛋白編碼位點，283個豆科特有基因家族。3.兩次基因組復制事件：5900萬年前和1300萬年前。4.結瘤基因：28個結瘤基因和24個關鍵調(diào)控基因。5.控油基因：脂類代謝相關基因遠多于擬南芥，大豆具有更復雜的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。野生大豆基因組—第二個大豆基因組Whole-genomesequencingandintensiveanalysisoftheundomesticatedsoybean(Glycine

soja

Sieb.andZucc.)genome.PNAS,2010.107:22032-22037.韓國首爾大學韓國生命工學研究院研究目的野生大豆與栽培大豆基因組比較。實驗設計研究材料：野生大豆G.soja

IT182932植株純合型。測序策略：454+Solexa序列比對+denovo組裝。研究結果1、序列比對得到915.4M的G.soja

基因組，覆蓋已發(fā)表大豆基因組序列的97.65%；2、軟件分析發(fā)現(xiàn)復制區(qū)域占G.soja

基因組的80%，鑒定得到2.5millionSNPs；3、發(fā)現(xiàn)35.6%的高可信度基因都是受G.soja

基因組的非同義SNPs影響的；4、通過序列比對和軟件計算，證明G.soja

和G.max基因組在27萬年前產(chǎn)生分化，遠遠早于馴化得到G.max的時間（6000-9000年前）；栽培大豆來自于先于G.soja/G.max復合體存在的祖先。野生大豆與栽培大豆的進化關系野生大豆與栽培大豆分化時間早于大豆馴化時間。

G.max

本質(zhì)上是G.soja的馴化形式.。G.soja/G.max

復合體至少在270,000y前就出現(xiàn)了。多種品系基因組重測序核心種質(zhì)資源資源是育種家最為寶貴的財富。通過對核心種質(zhì)資源進行重測序，可以實現(xiàn)：核心種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫（分子標記，材料間聚類關系）；研究與品種優(yōu)良性狀相關的分子機制。玉米重測序研究材料：6個中國重要玉米骨干親本測序：Illumina

每株5xSOAPv2.18比對參考基因組序列發(fā)現(xiàn)了100多萬個SNPs位點和3萬多個IDPs位點，建立了高密度分子標記遺傳圖譜。發(fā)現(xiàn)了101個序列多態(tài)性較低的區(qū)域，在這些區(qū)域中含有大量在選擇過程中與玉米性狀改良有關的候選基因。實驗設計研究發(fā)現(xiàn)玉米重測序

玉米自交系的重測序數(shù)據(jù)與玉米B73的基因組序列進行比對，發(fā)現(xiàn)不同的自交系中存在不同數(shù)量的基因丟失與獲得性變異（PAVs）。材料選擇樣品數(shù)量30個以上物種內(nèi)亞群的劃分明確，且相同亞群的個體具有一定的代表性測序每個樣品全基因組重測序5X-10X標準信息分析SNP的檢測及注釋InDel的檢測及注釋SV的檢測及注釋高級信息分析連鎖不平衡分析群體進化分析群體結構分析選擇分析等選擇有代表性品種重測序，能夠揭示物種在馴化過程中發(fā)生變化的機制，研究進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。群體遺傳學分析研究目的鑒定野生、栽培大豆的遺傳分化和選擇實驗設計研究材料：17野生大豆14株栽培大豆測序策略：illumina

每個個體5X左右研究成果1、發(fā)現(xiàn)了630多萬個SNP,篩選出20多萬個tagSNP。2、鑒定出18多萬個兩種大豆中獲得和缺失變異（PAVs）。3、鑒定了470個受選擇的區(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酸非同義替換/同義替換比例。香港中文大學華大基因大豆重測序Resequencingof31wildandcultivatedsoybeangenomesidentifiespatternofgeneticdiversityandselection.Naturegenetics,2010,42(12):1053-1059材料選擇RIL、DH系等作圖群體子代個體在100個以上測序雙親10X以上重測序子代0.1-2X的全基因組重測序或芯片分型標準信息分析SNP的檢測及注釋InDel的檢測及注釋SV的檢測及注釋高級信息分析分子標記篩選子代基因分型遺傳圖譜構建和QTL分析圖譜構建與家系連鎖分析。遺傳圖譜是QTL定位的基礎。對作圖群體進行低深度重測序或者SNP分型，可以構建高分辨率的遺傳圖譜，通過連鎖分析，進行QTL定位、進而輔助育種。研究目的通過全基因組重測序檢測得到SNPs進行基因分型實驗設計9311和日本晴構建的F11的150個RILs，每個RIL測0.02X數(shù)據(jù)，所得數(shù)據(jù)與2個親本基因組數(shù)據(jù)相對比，找出SNPs研究成果以SNPs構建了高精度的基因分型圖（binmap）。以bins為markers構建了全基因組高密度分子標記的連鎖圖譜。標記的平均密度為0.66cM。水稻重測序構建遺傳圖譜High-throughputgenotypingbywhole-genomeresequencing.GenomeResearch,2009,19:1068-1076全基因組關聯(lián)分析通過對核心種質(zhì)資源進行重測序，結合物種LD信息，構建物種HapMap，獲得該物種大量TagSNPs，應用TagSNPs進行全基因組關聯(lián)分析（GWAS)，從而挖掘功能相關基因。材料選擇具備廣泛代表性樣品樣本數(shù)量100個以上測序3X以上全基因組重測序

或30X以上外顯子組測序標準信息分析SNP,Indel,SV檢測及注釋等高級信息分析TagSNP篩選，構建HapMap全基因組關聯(lián)分析候選位點驗證在大樣本中用芯片驗證候選位點剔除假陽性關聯(lián)位點基因組重測序開發(fā)新標記無參考基因組物種

基因組denovo測序。簡化基因組denovo測序開發(fā)SNP標記。

SNP分型構建遺傳圖譜。

基因組已發(fā)表植物基因組物種信息

已發(fā)表動物基因組物種信息

已發(fā)表動物基因組物種信息

基因表達研究進入數(shù)字時代數(shù)字基因表達譜

DIGITALGENEEXPRESSIONPROFILLING數(shù)字基因表達譜

DIGITALGENEEXPRESSIONPROFILLING數(shù)字基因表達譜

DIGITALGENEEXPRESSIONPROFILLINGＤＧＥ實驗流程數(shù)據(jù)分析流程基本特點

測量準確度高通量高可重復性高獨特優(yōu)勢

無需重復實驗檢測低豐度基因檢測新轉(zhuǎn)錄本檢測反義鏈轉(zhuǎn)錄本數(shù)字基因表達譜

DIGITALGENEEXPRESSIONPROFILLING

數(shù)字基因表達譜ＶＳ基因芯片檢測率達98%(多少基因含CATG位點)21bpTag能唯一檢測多少基因

轉(zhuǎn)錄組分析RNA‐SeqcDNA文庫構建測序比對到參考序列RNA‐SeqRNA‐Seq數(shù)據(jù)分析流程WhyRNA‐Seq??Redefinegenestructure?Det