伯豪生物农林领域Affymetrix SNP基因分型解决方案

伯豪生物农林领域Affymetrix SNP基因分型解决方案

     单核苷酸多态性（SNP，single nucleotide polymorphism）是物种遗传多样性的重要组成之一。遗传多样性为作物、蔬果和禽畜带来了丰富多样的优良性状，但也带来了各种复杂的病害。通过SNP基因芯片技术，人们可以经济高效地了解存在于个体或群体中的单核苷酸多态性，并借助生物信息学和群体遗传学方法，深入探究隐藏在优良性状或病害背后的遗传因素。可以预见，基于高通量的基因分型将帮助科研工作者更快更全面地了解物种的遗传多样性和遗传结构，经济高效地定位性状和完成优良品种培育。

伯豪生物拥有专业的高通量基因分型平台——Affymetrix GeneTitan芯片平台。Affymetrix GeneTitan平台将杂交、洗涤和成像无缝整合到一台仪器中，具有以下优点：（1）扩展性。GeneTitan平台可选择多样的芯片板形式，从而达到通量的扩展；（2）高效。手动操作时间仅30分钟，可无人值守；（3）灵活。通过多种芯片板完成不同的实验目的；（4）准确。实验条件的稳定可产生具有高度可重复性的数据。使用基于GeneTitan平台的Affymetrix Axiom®基因分型芯片，搭配高度自动化的Affymetrix Genotyping Console™软件(GTC)，可在短时间内完成大量样本的数据产出、质控和初步分析，从而达到快速准确分型的目的。

一、 Axiom® 基因分型

Axiom®基因分型解决方案为您提供多种芯片。您可以选择要研究物种的自定义内容，也可以选择来自Axiom®基因组数据库的基因型经过验证的内容。

强大

• 对任何物种、任何基因组规模和任何倍性水平进行基因分型

• Axiom®分析可检测插入或缺失（InDel）并保证包含所有候选SNP，与相邻SNP最近可达20 bp，实现了更高效的QTL分析

可靠

• 低至100 ng DNA，即可获得基因分型结果，适用于各种样本类型

• 基因型检出率 ≥ 99%

扩展

• 完全自动化的流程，每周可处理最多8张芯片板，而无需增加人工或仪器

• 一张芯片板上有96个或384个样本，检测每个样品多达260万个变异

二、 实验流程

三、 产品目录（分成动物基因分型产品、植物基因分型产品）

四、 解决方案

方案一 遗传图谱构建和QTL定位

     遗传连锁图谱（Genetic linkage map）是以基因重组交换值为基础构建的遗传图谱，可表示分子遗传标记之间的相对位置和距离。它除了可用于比较进化研究和基因组拼装外，最常见的应用则为数量性状定位。数量性状（Quantitative characters）是指在一个群体内的各个体间表现为连续变异的性状，在一个群体内各个个体的差异一般呈连续的正态分布，难以在个体间明确地分组。目前已知，大多数控制性状（如作物产量、生育期、籽粒重、乳牛泌乳量、羊毛长度等）的位点均为数量性状，称为数量性状位点（quantitative trait locus，QTL）。QTL定位以遗传图谱的构建为基础，将QTL定位在遗传图谱的一个区间内。经过进一步的精细定位和图位克隆，即可获得目标基因的序列。

实验材料  

作图群体（F1，F2，RILs，BC等），个体数 > 200

实验方案

研究案例

案例一 鲤鱼高密度遗传谱图构建和性别与生长相关性状的QTL定位

鲤鱼是重要的水产物种，其全基因组已于14年被测序完成，并开发出了高密度SNP芯片。本研究研究材料为黄河鲤全同胞F1家系的119个个体和2个亲本，使用了Affymetrix Axiom Carp 250K SNP芯片进行基因分型，得到了平均标记密度为0.38cM的高密度连锁图谱。利用这张图谱，作者对这个家系的生长相关性状（体重、体长、胴体重）和性别二态性进行了QTL定位，鉴定出了22个和7个性状相关的QTL，平均（中值）定位精度在1cM以内。研究还进行了基于家系的关联分析作为连锁分析的参考。根据定位结果，研究鉴定出了生长相关调控因子KISS2，IGF1，SMTLB，NPFFR1和CPE，以及性别二态性相关基因3KSR和DMRT2b。本研究显示黄河鲤高密度遗传连锁图谱为QTL精细定位和原位克隆提供了有力的帮助。

原文出处 Peng W, Xu J, Zhang Y, et al. An ultra-high density linkage map and QTL mapping for sex and growth-related traits of common carp (Cyprinus carpio)[J]. Scientific Reports, 2016, 6.

方案二 全基因组关联分析

     全基因组关联分析（genome-wide association studies，GWAS）是一种在全基因组水平上将大量样本的表型和基因型进行对照分析或相关性分析，从而对复杂性状进行基因定位的方法。目前，GWAS已经成为动植物数量性状位点（quantitative trait locus，QTL）精细定位的重要手段。随着越来越多农林相关物种高密度芯片的开发，GWAS将更广泛地应用于农林领域。

实验材料：

• 无关个体（质量性状）：分为case/control，最少 >200个/组，推荐 > 500个/组

• 无关个体（数量性状）：最少 >200个，推荐 > 500个

• 家系个体：最少 > 200个，推荐 > 500个。需提供家系信息。

实验方案

研究案例

案例二 使用GWAS研究鸡攻击行为相关基因

攻击行为是很多物种共有的进化属性，它可以帮助雄性物种快速建立生存空间或社会主导地位。本文使用GWAS方法来探究攻击行为背后的遗传因素。研究共使用了265只雄性家鸡，在出生第60天时开始测量攻击性状，共4个，分别为T1：在记录期间（16天）内打斗的次数；T2：每天打斗的次数（超过4次则被记录）；T3：打斗的天数；T4：超过4次打斗的天数。基因分型工作由上海伯豪完成，使用了Affymetrix Axiom平台的高密度芯片，型号为600K Affymetrix Axiom HD chicken genotyping array，共生成了599,898个SNP位点。经过质控后，保留468,020个SNP用于GWAS分析。结果共得到33个显著位点，涉及26个基因。随后，作者对26个相关基因进行代谢通路分析，根据基因互作网络进一步得到9个基因，其中SORCS2基因与多个基因互作，可能具有重要功能。最后，研究在鸡成纤维细胞系DF-1中敲降了SORCS2基因的表达量，观察到上下游基因表达量也随之降低。此结果显示SORCS2基因可能会影响多巴胺通路的表达，从而影响到鸡的攻击行为程度。

原文出处：Li ZH, Zheng M, Abdalla A, et al. Genome-wide association study of aggressive behaviour in chicken. Scientific Reports, 2016.

方案三 群体进化分析

群体进化是基于群体遗传学方法研究不同群体之间的结构、多样性和演化规律的一门学科。随着高通量方法的发展，群体遗传学已从使用单一或少数分子标记，转而使用基于全基因组的分子标记。群体进化分析主要讨论以下问题：（1）群体间的进化关系，群体结构和遗传多样性；（2）群体间的正选择作用，解释品系的驯化机制或种群的环境适应性进化；（3）群体的历史动态变化，例如有效种群大小，基因流，群体分化时间等。

实验材料

• 样本数量：至少2组，每组个体数 > 30个

实验方案

研究案例

案例三 使用高密度SNP芯片探究大豆的驯化历史

研究使用根据32个已完成重测序的大豆品种自行设计的高密度大豆芯片“NJAU 355 K SoySNP array”（基于Affymetrix Axiom平台）对367个大豆样本（包括105个野生和262个栽培品种）进行基因分型。首先，文章对367个样本进行了遗传多样性和遗传结构的分析，结果表明了大豆很可能起源于中国中部和北部。通过选择性清除（Selective sweeps）和遗传分化（Fst）分析，发现种子重量受到了驯化的正向选择作用。为了进一步研究种子重量相关位点，对367个样本进行了种子百粒重的统计和全基因组关联分析，发现20号染色体上的一段强连锁不平衡区域显著与种子重相关。本研究使用高密度SNP芯片对不同品系的大豆进行分型，首先通过遗传多样性分析和群体进化分析找到感兴趣的驯化性状，接着成功通过GWAS分析找到了与该性状相关的基因区域。

原文出处： Wang J, Chu S, Zhang H, et al. Development and application of a novel genome-wide SNP array reveals domestication history in soybean.[J]. Scientific Reports, 2016, 6(1):856-859.