BSA性状定位—快、准、“贱”!

 

基于BSA的性状基因定位因其周期短,定位准,价格贱的优势,正受到分子育种家的热烈追捧。...

什么是BSA?


BSA(Bulked Segregant Analysis):称为混合分组分析法,是一种利用极端性状进行功能基因定位的一种方法。主要是将两组具有极端性状的群体进行混池测序,比较两组群体在多态位点(SNP)的等位基因频率(AF)是否具有显著差异,即而将目标性状基因定位在染色体区段上。

基于BSA的性状基因定位因其周期,定位,价格的优势,正受到分子育种家的热烈追捧,小编在此带大家深入的了解当下最流行的基因定位方法。

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技术简介



BSA的技术方法主要有四种,分别是MutMap、MutMap+、MutMap-Gap、QTL-seq。四种技术基于的原理相同,即对研究的目标性状,选择表型差异显著的亲本构建出分离群体(或家系群体),再从分离群体中选取目标性状表型极端的一定数量的单体,混合构建两个DNA池(DNA pools)。通常以双亲的DNA作为对照(以利于对实验结果进行正确的分析和判断),比较两个DNA池之间的差异,两池之间的差异片段即为候选区域,所关注的基因或者QTL可能存在于该候选区域中。

图1  BSA原理图
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技术参数



常规BSA主要适用于质量性状单基因或数量性状主效基因的定位,一次BSA标准的分析仅能分析一个性状,超过一个性状需要进行多次分析。而在理论上,任何一个具有相对性状的亲本杂交后产生的分离后代都适用于BSA分析法。

在样本选取上,亲本:两个亲本,且亲本间目标性状差异显著;子代:选取极端性状个体,按表型分两组,每组≥20个体,常用的有F2代群体、回交群体(BC)、重组自交系(RILs)、双单倍体群体(DH)等。
表1  BSA技术参数
DNA 样品量
测序策略
适用范围
项目周期
≥ 3 µg
亲本 ≥ 30×/个体
子代 ≥ 50×/个体
1)有参考基因组序列物种

2) 家系群体(F2、RILs、DH、BC 等)
40 天
表2  各技术方法材料比较
技术
样本材料


QTL-Seq

可用于自然存在的材料

MutMap

诱变得到的材料(如EMS诱变、γ射线诱变)

MutMap+

用于不能用突变型和野生型杂交的情况、如纯合突变致死、不育或者严格自交且人工杂交困难的物种

MutMap-Gap

适用于参考基因组和亲本基因组差异较大,如亲本与参考基因组比较,存在结构变异

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建库及测序策略



建库:两个亲本分别建库,子代样品分别混池建库,构建400bp的插入片段,共4个文库;

测序平台:基于Hiseq平台,构建PE文库;

测序深度:具有表型差异的两个亲本,≥30X/亲本;每个子代池测序深度≥50X。

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分析内容



BSA性状定位分析内容及解决问题如下表所示。
表3 BSA性状定位分析内容
序号
分析内容
标准分析
 
测序数据质量评估
2 
数据质控
3 
与参考基因组比对
4
SNP 检测
5
SNP 注释
6
SNP 频率差异分析
目标性状区域定位
8
候选基因提取和功能注释


5


技术优势



周期短

日本科学家利用BSA策略,结合Mutmap分析方法,找到控制水稻耐盐的候选基因OsRR22,仅用两年时间培育出耐盐性的水稻新品种,为快速进行作物育种提供了新的思路。该研究成果于2015年5月22日在线发表于国际著名学术期刊《Nature Biotechnology》(IF:39.08)。

派森诺BSA采用先进的HiSeq测序平台和高性能计算平台,成熟的项目流程,仅需40天就能快速定位目标性状候选基因。定位准

目前,采用BSA混样策略成功定位的基因有黄瓜早花基因、水稻耐盐基因、斑马鱼胰腺突变基因等。

派森诺采用BSA策略进行目标性状定位,结合丰富的项目经验,专业的项目方案指导和分析流程,可有效找到候选基因并缩小目标基因范围性价比高

运用BSA方法进行性状定位的价格与物种的基因组大小有关,派森诺一个项目的平均价格仅在几万左右,价格实惠,如此高性价比、实用性强的性状基因定位方法,无疑会得到广大育种家的热烈追捧。文章好

BSA性状定位的许多相关研究成果已发表在《Nature Biotechnology》(IF:39.08)、《Genome Biology》(IF:10.465)、《The Plant Journal》(IF:6.582)、《BMC Genomics》(IF:4.397)等著名期刊上。

文案  产品运营部基因组产品线  叶伟星

参考文献:

[1] Takagi H, Tamiru M, Abe A, et al. MutMap accelerates breeding of a salt-tolerant rice cultivar. Nature Biotechnology, 2015, 33(5): 445-449.

[2] Lu H, Lin T, Klein J, et al. QTL-seq identifies an early flowering QTL located near Flowering Locus T in cucumber. Theoretical and Applied Genetics, 2014, 127(7): 1491-1499.

[3] Voz M L, Coppieters W, Manfroid I, et al. Fast homozygosity mapping and identification of a zebrafish ENU-induced mutation by whole-genome sequencing. PLoS One, 2012, 7(4): e34671.

[4] James G V, Patel V, Nordström K J V, et al. User guide for mapping-by-sequencing in Arabidopsis. Genome Biology, 2013, 14(6): R61.

[5] Takagi H, Abe A, Yoshida K, et al. QTL‐seq: rapid mapping of quantitative trait loci in rice by whole genome resequencing of DNA from two bulked populations. The Plant Journal, 2013, 74(1): 174-183.

[6] Jagadeesan R, Fotheringham A, Ebert P R, et al. Rapid genome wide mapping of phosphine resistance loci by a simple regional averaging analysis in the red flour beetle, Tribolium castaneum. BMC Genomics, 2013, 14(1): 1.




派森诺生物

上海派森诺生物科技股份有限公司于2016年5月4日正式挂牌新三板(股票代码837170),是一家集科技服务、健康医学、产品研发为一体的国内知名高新技术企业。旗下子公司包括上海桑尼生物技术有限公司。现拥有一代(常规测序)、二代(高通量测序)和三代(单分子测序)等新型测序平台和相关仪器设备,同时拥有一支由多名基因组学和生物信息学专家带队的测序合成、产品研发及信息分析为一体的王牌技术团队。


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