全基因组重测序

WGS原理

目录

分子标记与DNA变异

全基因组重测序—实验

全基因组重测序—分析

全基因组重测序—应用

遗传标记

遗传标记是指在遗传分析上用作标记的基因，也称为标记基因。

形态学标记

细胞学标记

生物化学标记

免疫学标记

分子标记

遗传标记（genetic marker）概念:

指可追踪染色体、染色体某一节段、某个基因座在家系中传递的任何一种遗传特性。

两个基本特征：可遗传性和可识别性

某种生物的任何有差异表型的基因突变型均可作为遗传标记。

•

株高、穗形、粒色或芒毛等外部形态特征的相对差异。

形态标记 •染色体核型（染色体数目、结构、随体有无、

着丝粒位置等）和带型（C 带、N 带、G 带等）

的变化。细胞学标记•基因表达产物——同工酶、等位酶等的差异。生化标记•核苷酸序列的差异

分子标记

◆多态性（Polymorphism）——－群体内同一DNA序列的

两种或多种变异形式，统计表明：群体内任何两个生物个体平均每1000～10000个碱基对有一对有差别，这种差别就是多态性。

◆突变（Mutation）——指DNA水平的可遗传的变异，不

管这种DNA变异能不能导致可检测的表型或生化改变。

突变产生的变异是自然选择的基础。可遗传的突变在群体中扩散从而产生多态性。

●以个体间核苷酸序列变异为基础的遗传标记

●是 DNA 水平遗传多态性的直接反映

●能直接反映生物个体或种群间基因组DNA间的差异

1.直接以DNA的形式表现，不受组织、发育阶段、季节、环境等

因素的限制，不存在表达与否等问题，表现稳定

2.数量极多，遍布整个基因组

3.多态性高，自然界存在许多等位变异

4.许多标记表现为共显性的特点，能区别显性纯合体和杂合体，

对隐性农艺性状的选择十分便利

5.表现为中性，不影响目标性状的表达，与不良性状无连锁

6.检测手段简单、迅速

7.差异发生于同源染色单体之间

●构建遗传连锁图谱

●分子标记辅助选择育种

●基因定位

●基因克隆

●植物遗传多样性分析

●品种和品质纯度鉴定及遗传纯度的测定●疾病检测

•RFLP

•RAPD、ISSR、 SSR、SCAR、SRAP

•AFLP、CAPS

•SNP

DNA变异基本类型

SNP

•单核苷酸多态性

INDEL

•小片段的插入缺失

SV

•大片段的基因组结构变异

CNV

•基因组片段的拷贝数变异

目录

分子标记

全基因组重测序—实验

全基因组重测序—分析

全基因组重测序—应用

基因组重测序

1. 什么是基因组重测序

•基因组重测序是对已知基因组序列的物种进行不同个体的基因组测序，并在此

基础上对个体或群体进行差异性分析。

2. 重测序原理

•基于测序序列与参考基因组间的比对，发现样品与参考基因组间的变异位点，

如SNP、InDel、SV等

3. 重测序必要条件

•已知物种基因组

•待测物种与参考序列物种足够接近

实验部分

随机打断

加入接头片段选择桥式

PCR

上机

测序

关键参数

◆PE测序，测序读长151bp

◆插入片段大小：360bp

◆下机数据格式：Fastq格式

◆测序深度：对基因组每个碱基

的次数

◆测序覆盖度：基因组上深度不

为0的碱基比例

测序深度与覆盖度

根据1988年提出的Lander-Waterman 模型：测序深度达到５X即可达到99%以上的覆盖度。

碱基平均测序深度基因组未覆盖率基因组覆盖率

1 3.68E-0163.21%

2 1.35E-0186.47%

3 4.98E-0295.02%

4 1.83E-0298.17%

5 6.74E-0399.33%

10 4.54E-05100%

15 3.06E-07100%

双端测序

◆对于一个DNA片段的两侧同时进行测序，完成测序reads的测序

◆优点：

◆双端信息：能够跨越一段序列

◆插入片段信息：无法预知具体序列信息，可以预知长度大小

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全基因组重测序——分析

序列比对

SNP检测

INDEL检测

SV检测

CNV检测

功能注释

序列比对

根据reads与参考基因组的相似性将reads定位到染色体上的过程

比对软件

◆比对特点：短序列局部比对，遇到重复比对随机输出一个位置

◆比对情况：

◆双端序列比对到一条染色体上

◆双端序列比对到不同染色体上

◆单端序列比对上，另一端未比对上

◆双端序列均未比对上软件发表年代PMID SOAP200818227114 Maq200818714091 BWA200919451168 Bowtie200919261174 NovoAlign2009

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