近日,由我院陈锋教授团队联合成都天成未来科技有限公司共同开发完成的全新小麦超高密度基因芯片WheatPan800K正式发布,目前合作商成都天成未来科技有限公司已开始接收商业订单。
WheatPan800K基因芯片基于小麦泛基因组和世界范围内近3000份自然材料设计(图 1),材料涵盖国内外主要小麦栽培品种、历史品种、地方品种及人工合成小麦等,设计的80万个检测探针主要覆盖基因及调控区域(图 2),是目前涵盖群体遗传信息最多的小麦SNP液相芯片(图 3)。为避免SNP在小麦基因组中的偏态分布,依据物理位置额外选取了50万个非基因SNP加入芯片中,从而使SNP能够在小麦基因组中均匀分布。
图1 选用材料全球分布图
图2 变异位点在基因组的分布
图 3 同一群体不同芯片 LD 衰减分析比较
一、WheatPan800K基因芯片主要有如下特点:
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类型多样:融合外显子捕获、重测序、De Novo等1500万标记
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材料丰富:基于不同国家和地区3000份以上材料选取
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技术先进:绕开传统固态探针技术
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效率提升:无效标记和冗余标记大幅减少
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成本降低:由于技术更新和无效标记大幅减少,检测成本大幅降低
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数量庞大:辐射设计位点两端,实测位点数远远超过设计位点数
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动态更新:可将新克隆基因或发现位点添加至芯片实时更新
二、WheatPan800K基因芯片检测效果
我们选取了500份以黄淮麦区为主的不同类型小麦材料,利用WheatPan800K基因芯片进行了基因分析,结果表明,具有多态性的区段超过900K(数据过滤标准为:群体缺失率<0.1,群体杂合率<0.05,MAF≥0.01),使用更为严格的过滤条件(MAF≥0.05)获得了693K高质量多态性区段,包含了2,908,429个SNP/InDel(表1),覆盖18万个基因及调控区域(编码区上下游5K),其中,超过50%的标记在高可信度基因及上下游5K调控区域内。
表1 500份材料检测结果染色体统计
为更好的适用于国内现代品种的基因组学分析,在中国春参考基因组的基础上,使用多个现代品种基因组,如矮抗58、科农9204及Fielder进行比较基因组学及PAV分析,基于现代品种含有的易位系、渐渗系片段分析额外获得的100K SNP/InDel信息也整合入该芯片中。
三、WheatPan800K基因芯片的主要用途
WheatPan800K基因芯片是目前公开报道的密度最高的液相捕获探针产品,其多态性几乎覆盖了目前小麦基因组中的所有基因,可满足小麦基础研究和应用研究的多种需求。在小麦基础研究中,可以用于如全基因组关联分析(图 4)、连锁分析、遗传多样性分析、遗传图谱构建等多个方面;在应用研究中,可以应用到小麦育种和生产中的多种途径,如分子标记辅助选择、品种的疑似性鉴定、品种间DNA指纹图谱比较、全基因组选择育种(图 5)、基因聚合育种、品种系谱追踪和遗传力传递分析等。
图 4 WheatPan800K 芯片应用于 GWAS 分析
图 5 基因组选择热点分布
编辑/钱青秀 签审/殷贵鸿