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基因组测序 简化基因组测序 群体进化

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群体进化研究是指通过获得某物种自然群体各亚群的SNPInDel等变异信息。然后基于群体变异信息,解析群体的遗传多样性、遗传结构、基因交流情况、物种形成机制以及群体进化动态等生物学问题,从分子层面深入研究该物种的进化历程。

简化基因组技术通过对基因组DNA进行酶切后再建库测序,极大的降低了建库和测序成本,更为重要的是简化基因组不受参考基因组限制,可研究的物种更为广泛。

适用范围:

同一物种不同的亚种和品系;

不同地理分布的群体;

每个群体至少10个样本,总样本量不少于30个。

技术优势:

快速精准高效的解析基因组之间的差异,获得广泛的分子标记;

快速高效:仅仅66个工作日即可完成全部分析内容,快速解析群体遗传学的相关信息;

精准分析:10年以上项目经验的专业分析人员深入解析,精确解决科研过程中的各个问题。

技术流程

 

简化基因组建库及测序流程



简化基因组群体进化分析流程


分析内容

解决问题

核心软件

变异检测

准确定位变异位点

Stacks/pyRAD

群体结构分析

构建系统进化树、进行PCA分析和主成分分析,确定样本间进化关系

Mega/Phylip/RaxML/PhyML/Structure/smart PCA

种群历史分析

讨论样本支系之间的分化历史

∂a∂i/DIYABC/PSMC

选择性消除分析

不同群体进化过程中的选择性消除揭示与选择相关的关键基因

Selective Sweep(In house)/SweepFinder

基因功能注释与富集分析

统计候选基因分布规律寻找性状相关的功能基因

Gene Annotation (In house)






测序技术

RAD

GBS

建库

单酶切+随机打断+片段筛选

双酶切+片段筛选

测序策略

Illumina PE150

Illumina PE150

测序深度

推荐1-2×

每个Tag≥10×

项目周期

66个工作日

66个工作日

案例一:RAD-seq探究袖蝶进化分析,揭示其翅膀颜色模型的适应性机制

研究对秘鲁和厄瓜多尔两个杂交地带的袖蝶属内的H. eratoH. melphomene两个物种的139个样本进行了RAD测序,根据获得的大量的多态性遗传标记,对蝴蝶翅膀模式进行了分析,找到了之前未曾报道过的控制袖蝶翅膀颜色的候选位点,并在厄瓜多地区发现了新的H. melphomene种群1。通过比较发现:在袖蝶属基因组中,大部分的遗传变异区与其翅膀的颜色相关。

     

不同地区袖蝶的系统进化研究


关联分析和FST outlier揭示蝴蝶翅膀模型


案例二:欧洲鲈鱼群体进化研究

       文章对欧洲鲈鱼进行了基因组测序,并对100个采自大西洋和地中海的野生鲈鱼样本进行了RAD测序。FST分析发现:虽然两个种群间的基因组差异性较小(FST=0.028),但基因组上的一些区域却表现出了较大的差异(图1)。通过比较7个不同进化模型的联合等位基因频谱后发现两个海域种群存在不均匀的基因渗透现象,导致了其种群的分化(图2)。

各群体遗传参数在基因组上的分布

2 PCA分析群体历史分析

参考文献


[1] Nadeau N J, Ruiz M, Salazar P, et al. Population genomics of parallel hybrid zones in the mimetic butterflies, H. melpomene and H. erato[J]. 2014, 24(8): 1316-1333. Genome Research.

[2]Tine M, Kuhl H, Gagnaire P A, et al. European sea bass genome and its variation provide insights into adaptation to euryhalinity and speciation[J]. Nature communications, 2014, 5.


(1)用简化基因组研究群体进化的优势是什么?

一般情况下,群体进化研究涉及较大的样本量,简化基因组可以大幅减少测序成本的支出。另外,用简化基因组测序策略研究群体进化可以不受参考基因组限制,研究物种范围更广泛。


2)有参和无参的区别是什么?

对于发现突变信息而言,有参考基因组进行序列比对和变异检测的效率和准确率更高。而且,可以定位受选择的基因,研究群体的连锁不平衡现象。

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