联合作图和单倍体型

2010/08/17 08:43:44

联合作图（Association mapping）和单倍体型（haplotype）

由于常规的连锁分析（linkage analysis）是利用单分离群体，只用两个亲本，所以在一次研究中只能检测两个或四个等位基因。而且选择要在性状上尽可能差别明显的亲本，以提高检测到主效基因位点分离的机率。这种方法不能检查整个种质群体中的全部遗传变异，不能在一次测验中研究多个不同的性状。联合作图（association mapping）也称连锁不平衡作图（linkage disequilibrium mapping，LD mapping），是鉴定数量性状位点的有用工具。在联合作图方法中，不管潜在的家族关系，而是在一个大的种质池中查找基因型和表现型之间的统计学联合关系。基于在基因位点在的两个相邻的等位基因间的历史关系来鉴定影响某个性状表达的基因位点。由于减数分裂过程中会发生基因重组，最初两个相邻等位基因的发生的共重组在群体中会逐步衰退。因此，未知基因和邻近的标记之间的相对等位基因分布将是非随机的，换言之，它们的分布是不平衡的。与连锁作图不同，联合作图研究可用现有的所有植物种系进行，但又不用杂交和检测后代。利用这种方法，可在一次研究中观察到所有性状最大程度的基因型变异性。理论上，联合作图的优势在于，利用具有减数分裂历史的大的种质池（或群体）来测定基因的连锁关系，可以较高精度定位基因，而这是在连锁作图中无法做到的。但是，目前所观察到的等位基因，其不可见的连锁历史可能并不是单一的，这对作图统计学是一种限制，也不像在传统的连锁作图中那样严格。因此，其优势和劣势与连锁作图是互补的。

利用双等位基因标记（bi-allelic markers）如单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms，SNPs）和扩增片段长度多态性（amplified fragment length polymorphisms，AFLPs）进行数量性状（而不是质量性状）联合作图时，因为只有A（纯合等位基因1）、B（纯合等位基因2）或H（杂合体）两种或三种基因型，在寻找数量性状值之间的相关关系时会产生问题。微卫星标记（Microsatellite markers，SSRs）是一种复等位基因的可选系统，但这种标记仅限于自然产生重复序列的基因位点，与具有潜在高图密度的SNPs不能相比，而这是成功地进行联合作图所必需的。双等位基因标记资料相对信息含量较少，但用标记单倍体型（haplotype）而不是用单个标记分数，可以使双等位基因标记资料的信息含量得到提高。单倍体型可定义为处于连锁相的通常的等位基因组，一般位于相邻的基因座（即从单个亲本遗传到的等位基因）。可以得到自交系的植物物种，单倍体型可直接从基因型来确定，而杂合体则需进行连锁相检测。

在联合作图研究中利用单倍体型时，若干连锁的双等位基因信息结合起来作为单个复等位基因标记。这样的单倍体型标记既可显示许多等位基因（当平均局部LD较低时），也可显示少数等位基因（当局部LD值较高时）。单倍体型可从物理图谱、再测序基因座（序列单倍体型）或遗传图谱（标记单倍体型）产生。利用单倍体型能否从总体上提高联合检测的能力目前仍无定论：

进一步阅读文献：Jaap B. Buntjer, Anker P. Sørensen and Johan D. Peleman. Haplotype diversity: the link between statistical and biological association. Trends in Plant Science, 2005, 10: 466-471