Carte de liaison génétique

Pour répondre aux besoins émergents des communautés de recherche, CD Genomics a développé un service de cartographie génétique de liaison abordable et fiable basé sur séquençage à haut débit obtenir des marqueurs denses et fournir aux chercheurs une carte de liaison génétique de haute qualité, ainsi qu'une analyse de données professionnelle.

L'introduction de la carte de liaison génétique

Une carte de liaison génétique, également connue sous le nom de carte génétique, est un graphique linéaire de la séquence et de la distance relative des marqueurs moléculaires sur un chromosome, basé sur les fréquences de recombinaison entre les marqueurs lors du croisement des chromosomes homologues. La construction d'une carte génétique à haute densité basée sur séquençage à haut débit La technologie est progressivement devenue une technologie révolutionnaire prisée par les chercheurs. Elle permet de développer rapidement un grand nombre de marqueurs moléculaires en une seule fois et d'obtenir une carte génétique à ultra-haute densité. Elle fournit un nombre précis et complet de QTL et des informations sur les loci qui co-ségreguent avec le phénotype.
Si vous souhaitez en savoir plus sur les cartes de liaison génétique, vous pouvez lire notre article "Cartographie de liaison génétique : définition, techniques et applications.

Figure 1. Une carte de liaison génétique (Yuhui Zhao, et al. 2020)

Quels sont les avantages de la carte de liaison génétique ?

• Comprendre l'hérédité génétique
• Identification et cartographie des gènes
• Sélection assistée par marqueurs
• Études sur la diversité génétique
• Facilitation de l'analyse QTL
• Recherche et développement génomique
• Amélioration de la production agricole et animale
• Soutien à la génomique fonctionnelle
• Améliorer le conseil génétique et la prédiction des maladies
• Faire avancer la médecine personnalisée
• Haute vitesse, haute densité, haute qualité
• Données de séquençage de haute qualité, plateforme de calcul haute performance

Quelles sont les applications de la carte de liaison génétique ?

Figure 1. Une carte de liaison génétique (Yuhui Zhao, et al. 2020)

Flux de travail de la carte de liaison génétique

Spécification de service

	Exigences d'échantillon Deux lignées parentales, progéniture de F1/F2≥150 ; progéniture de RIL/DH≥100 Échantillon d'ADN : ~1,5 μg (concentration ≥ 30 ng/μl ; OD260/280=1,8~2,0)
	Séquençage Plateformes Illumina HiSeq Lignes parentales 20-30X, individu de la progéniture 3-5X Analyse des métriques de qualité de séquençage
	Analyse bioinformatique Nous proposons des analyses bioinformatiques personnalisées comprenant : Contrôle qualité des données brutes Alignement de référence Détection et annotation des mutations SNP Développement de marqueurs polymorphes Construction et évaluation de la carte de liaison génétique

Pipeline d'analyse

Livrables

• Données brutes (FASTQ)
• Informations sur le marqueur
• Rapport d'évaluation de la carte de liaison génétique
• Rapport d'analyse des données

Référence :

1. Zhao YH, et al.Construction de cartes de liaison génétique à haute densité et cartographie des QTL pour des traits fruitiers importants. PLoS ONE2020,15(2): e0229020.

1. Qu'est-ce qu'une carte de liaison génétique ?

Essentiellement, une carte de liaison génétique est une représentation diagrammatique qui délimite les positions relatives des gènes ou des marqueurs génétiques sur un chromosome, dérivée de leurs fréquences de recombinaison respectives. Ce type de carte fournit un guide visuel indispensable sur l'ordre et l'espace entre les loci génétiques. Elle sert à la fois à éclairer les complexités de l'hérédité génétique et à informer des approches pratiques dans des domaines aussi variés que l'élevage des cultures, le cartographie des gènes et la recherche génétique expansive.

2. Comment une carte de liaison génétique est-elle construite ?

L'élaboration d'une carte de liaison génétique suit généralement la séquence d'étapes énumérées ci-dessous :

• Sélection d'une population appropriée : Les populations fréquemment choisies consistent en populations F2, des populations de retour en arrière ou des lignées recombinantes consanguines.
• Génotypage Mise en œuvre : L'identification de marqueurs génétiques utilise des technologies telles que les puces SNP ou des méthodes complètes. rééchantillonnage de l'ensemble du génome.
• Traitement des données et évaluation analytique : Grâce à l'utilisation d'outils informatiques et de méthodologies statistiques, les fréquences de recombinaison entre les marqueurs sont calculées, permettant la création de groupes de liaison et, par la suite, la construction de la carte génétique.

3. Comment les lignées parentales doivent-elles être sélectionnées ?

La sélection des lignées parentales influence directement le niveau de difficulté impliqué dans la construction de la carte et la portée d'application de la carte construite. Elle doit répondre aux critères suivants : (i) Polymorphisme génétique entre les lignées parentales. (ii) Prise en compte de la fertilité de la descendance pour éviter une ségrégation biaisée. (iii) Des matériaux de lignées parentales de haute pureté doivent être choisis autant que possible (à l'exclusion de la génération F1).

4. Quels sont quelques outils logiciels pour créer des cartes ?

JoinMap est un outil logiciel qui fonctionne sur le système d'exploitation Windows et est actuellement le plus utilisé en raison de son applicabilité à pratiquement tous les types de populations. D'autres outils incluent R/qtl, Lepmap, Highmap, Onemap, Mstmap et Carthagen.

5. Qu'est-ce que la fréquence de recombinaison et pourquoi est-elle importante ?

En effet, la fréquence de recombinaison est un paramètre essentiel lorsqu'il s'agit de délimiter la génétique sous-jacente d'un organisme. Elle fait référence au pourcentage de descendants dans lequel un événement de crossover spécifique entre deux gènes ou marqueurs s'est produit au cours du processus de méiose. Manifestement, une fréquence de recombinaison plus élevée est indicative d'une distance génétique accrue séparant les gènes en question. L'importance de cette fréquence réside dans son rôle indispensable dans la construction de cartes de liaison génétique - ces fréquences aident à déterminer les positions relatives des gènes au sein d'un chromosome. Par conséquent, la fréquence de recombinaison contribue de manière significative à notre compréhension et à notre identification de l'architecture et du fonctionnement des gènes.

6. Quels sont les critères de qualité des cartes ?

La détermination de la qualité des cartes repose principalement sur des indicateurs tels que la cartographie statistique, l'analyse de colinéarité des cartes génétiques et physiques, et l'analyse de la carte de recombinaison des marqueurs voisins.

7. En quoi une carte de liaison génétique diffère-t-elle d'une carte physique ?

Une carte de liaison génétique est organisée en fonction des fréquences de recombinaison, démontrant les positions relatives des gènes ou des marqueurs sur un chromosome. En revanche, une carte physique est construite sur la base des emplacements physiques précis et des distances définitives des gènes sur les chromosomes, déterminées par la séquence d'ADN réelle. L'intégration de ces deux types de cartographie offre une compréhension complète de la structure et de la fonction génomiques.

Une carte génétique à ultra-haute densité fournit des informations sur la syntenie du génome, le paysage de recombinaison et la couleur de la peau de la racine pivotante chez le radis.Raphanus sativus L.)

Journal : Journal de biotechnologie végétale
Facteur d'impact : 13,263
Publié : 20 juin 2019

Contexte

Les cartes génétiques à haute densité sont essentielles pour la recherche génétique et génomique, y compris le cartographie des loci de caractères quantitatifs (QTL) dans les cultures. La résolution de la cartographie des QTL dépend de la densité des marqueurs et de la taille de la population, et le séquençage à haut débit améliore le développement des marqueurs et génotypageLes anthocyanines, responsables des couleurs dans diverses plantes, offrent des bienfaits pour la santé et jouent des rôles dans l'attraction des pollinisateurs et la protection. La recombinaison méiotique, cruciale pour créer de nouvelles combinaisons d'allèles, affecte l'évolution génomique et la sélection des plantes. Des cartes génétiques à haute densité aident à étudier la distribution de la recombinaison et les hotspots. Dans le radis, une carte de liaison à haute densité a été créée, identifiant des QTL et des gènes candidats pour des traits importants, fournissant des informations pour l'amélioration génétique et les études sur l'évolution du génome.

Méthodes

Résultats

Pour construire une carte de liaison génétique haute résolution chez le radis, un resequencement du génome entier de 137 individus F2 et de leurs lignées parentales a été réalisé en utilisant la plateforme Illumina HiSeqTM 2500. Cela a généré 403 Go de lectures propres, mappées sur le génome de référence du radis, et a identifié 411 891 SNP après filtrage. En utilisant une approche de fenêtre glissante, 2 852 marqueurs de bin de recombinaison ont été créés, couvrant une distance génétique de 1 306,8 cM avec une distance moyenne de 0,46 cM entre les marqueurs. Une distorsion de ségrégation significative a été observée dans certains marqueurs, identifiant 19 régions de distorsion de ségrégation à travers sept groupes de liaison. Les marqueurs distordus ont été conservés pour améliorer la couverture des groupes de liaison.

Fig 1. Carte des bins de recombinaison (a) et carte génétique (b) de 137 individus F2.

Dans la population F2, la détection de 17 loci de caractères quantitatifs (QTL) a été confirmée, dont sept correspondaient à des QTL déjà reconnus dans le même groupe de liaison. Les régions QTL délimitées avaient une longueur moyenne de 168 kilobases, traversant cinq groupes de liaison différents. La méthode utilisée pour isoler le gène influençant la couleur de la peau des racines impliquait un croisement entre les variétés 'NAU-LB' et 'NAU-YH'. Les résultats ont suggéré que la dominance du soi-disant gène R est responsable de la régulation de la couleur de peau rouge. La localisation spécifique du gène R a été identifiée dans une région de 72 kilobases située sur le chromosome 7. Des investigations supplémentaires ont identifié le gène RsMYB90 comme le gène probable impliqué dans le contrôle de la couleur de peau rouge. Il affichait des niveaux d'expression élevés principalement dans les cultivars à peau rouge. Fait intéressant, le gène RsMYB90 présente un degré d'homologie remarquable avec des membres de la famille des facteurs de transcription MYB, un groupe réputé pour son implication dans le processus de biosynthèse des anthocyanines.

Fig 2. Clonage basé sur la carte du gène de la peau rouge R.

Les emplacements des marqueurs de bin sur la carte génétique ont été comparés à leurs positions physiques dans l'assemblage du génome de radis. Tous les marqueurs de bin ont été cartographiés sur les neuf pseudo-chromosomes, couvrant 80,7 % du génome de référence du radis de 424 Mb. Bien qu'il y ait eu un haut degré de colinéarité entre la carte génétique et les chromosomes, certaines incohérences ont été notées. En particulier, les bins situés entre 26 et 43 Mb sur le chromosome 2 étaient inversés, et l'ordre des bins aux extrémités distales des chromosomes 1, 3 et 4 ne correspondait pas à la carte génétique.

Fig 3. Comparaison entre la carte génétique et la séquence du génome de radis.

Conclusion

À travers séquençage du génome entierNous avons construit une carte génétique dense, haute résolution et haute précision. Combiné avec le mapping des QTL (caractéristiques quantitatives) et le clonage positionnel, RsMYB90 a été identifié comme un gène candidat contrôlant la peau rouge des racines pivotantes de radis. Le gène RsMYB90 joue un rôle crucial dans la régulation de la biosynthèse des anthocyanines, offrant des perspectives sur la régulation génétique de l'accumulation d'anthocyanines dans les radis.

Référence :

1. Luo X, Xu L, Wang Y, et al.Une carte génétique à ultra-haute densité fournit des informations sur la syntenie du génome, le paysage de recombinaison et la couleur de la peau de la racine pivotante chez le radis.Raphanus sativus L.). Journal de biotechnologie végétale, 2020, 18(1) : 274-286.