生物信息学中的连锁分析与关联分析有哪些区别和联系

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1质量性状与数量性状
1.1 质量性状与数量性状的概念
质量性状指相对性状的变异呈不连续性,呈现质的中断性变化的性状。由1对或少数几对主基因控制。如鸡羽的芦花斑纹和非芦花斑纹、角的有无、毛色、血型等都属于质量性状。
数量性状指相对性状的变异呈连续性,个体之间的差异不明显,很难明确分组。受微效多基因控制,控制数量性状的基因称为数量性状位点(quantitative trait loci, QTLs)。在QTLs中, 基因的效应也有大有小。其中, 效应较大的称为主效QTL, 效应较小的称为微效QTL(或微效多基因)。动植物的许多重要经济性状都是数量性状,如作物的产量、成熟期,奶牛的泌乳量,棉花的纤维长度、细度等等。
但是,生物的许多性状并不是绝对的质量性状或数量性状, 多数表型介于两者之间,同时受到主基因和数量性状位点(QTLs)的控制。水稻包穗性状就是受到主基因和数量性状位点的共同控制。
1.2主基因定位
定位控制水稻包穗主基因的方法,目前比较常用的是,先利用集群分离分析法(BSA)寻找与目的基因连锁的分子标记进行初定位,然后进一步发展分子标记进行精细定位。此方法也可用于主效QTL的定位。
初定位使用的集群分离分析法其基本原理是通过具有相对性状的一对亲本杂交,在其任一分离后代群体中,根据个体表型或基因型的极端差异,选取一定量个体的DNA 混合,构建两个相当于近等基因系的基因池。因为只对性状做了选择,这两个池表型上是一对相对性状,遗传上也只存在目标基因区域上的差异。两池间的DNA 出现差异,即可看作目标性状与相应的分子标记连锁。通过更大群体中进一步验证,就可确定该差异片段是否与目标基因连锁以及连锁程度。
精细定位时,在初定位得到的区间内,发展合适的分子标记,统计分离后代的类型(亲本型、单交换型和双交换型),进行连锁分析,进一步缩小定位区间的大小。
朱克明利用SSR标记,通过集群分离分析法将水稻包穗基因SHP6定位在第2染色体的短臂上,在RM5862和RM5699之间,遗传距离分别为0.8cM和1.1cM;。根据BAC克隆序列,在BAC克隆AP005003和AP004030上设计了两对新的STS引物:SH003和SH006。并将SHP6定位在其之间,遗传距离分别为0.2cM和0.3cM。两个标记之间有6个BACs,约1000kb。
吴昆利用SSR标记,通过集群分离分析法将水稻矮秆包穗基因DSP1定位在12号染色体上,在RM7119和RM1246之间,遗传距离分别为21.2cM和6.6cM;发展SSR、STS和CAPS分子标记,将DSPI基因精细定位在分子标记P4和P5之间, 物理距离为56Kb。
卓敏利用SSR标记,通过集群分离分析法将水稻包穗基因ESP1(t) 定位在11号染色体上的RMl67和RM202两个标记之间,且与RMl67和RM202的遗传距离分别为9.65cM和4.75cM;进一步发展SSR和InDel分子标记,将ESP1(t)基因精细定位在分子标记RM26281和GRM38之间, 遗传距离分别为0.28cM和0.08cM,并发现GRM40与基因共分离。
1.3 数量性状位点(QTL)定位
数量性状定位方法根据其原理不同,目前主要分为两种:一种与主基因定位原理相同,是基于连锁遗传规律的连锁分析,分析分子标记与目标性状QTL之间的连锁关系,从而定位目标性状QTL。另一种是新近开始在作物遗传学研究中应用的分析方法——关联分析,它以连锁不平衡为基础鉴定某一群体内性状与遗传标记或候选基因间的关系,进而定位数量性状位点。两种定位方法虽然原理不同,但都需借助数学模型及统计分析方法。
1.3.1连锁分析
QTL连锁分析最常用的统计分析方法有零区间作图法、单区间作图法、复合区间作图法、混合线性模型等。
零区间作图法(Single Mapping Maker,SMM) :零区间作图法又叫单一标记分析法, 指利用单一分子标记, 通过方差分析、回归分析或似然比检验, 对不同标记群体的性状均值的检验。如存在显著差异, 则控制该数量性状的QTL与标记连锁。如一回交群体由杂合子与纯合子亲本回交产生,通过t检验,比较性状值为AA 和Aa的差异显著性,从而分析与目的基因连锁的标记。


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