Application de la technologie de séquençage RAD

En raison de sa capacité puissante à détecter de manière exhaustive les variations génomiques, la technologie de séquençage RAD a trouvé son utilité dans plus de 20 espèces animales et végétales dépourvues de génome de référence. Ses applications englobent l'établissement de marqueurs génomiques, le cartographie génétique et comparative, la cartographie à haute résolution des gènes associés aux traits et des QTL (Loci de Caractères Quantitatifs), des investigations en génétique des populations et en évolution, ainsi que des études d'association à l'échelle du génome. De plus, pour les espèces dotées de génomes de référence, en particulier celles possédant des génomes plus grands, le séquençage RAD permet une réduction substantielle des coûts de séquençage par rapport au resequencement de génome entier. Cet avantage devient particulièrement évident lorsque des tailles d'échantillons importantes sont essentielles pour investigations en génétique des populations.

Développement de marqueurs moléculaires

Dans les espèces sans génome de référence, le processus d'obtention de marqueurs moléculaires implique généralement la recherche de polymorphismes en utilisant des marqueurs publiés précédemment provenant de la même espèce ou d'espèces étroitement apparentées. Alternativement, les informations de séquence de ces marqueurs et les séquences de gènes conservés provenant d'espèces apparentées séquencées peuvent être exploitées pour le développement de marqueurs. Les marqueurs générés par ces approches consistent souvent en marqueurs SSR avec un polymorphisme limité, nécessitant la conception de nombreux amorces pour obtenir un petit nombre de marqueurs polymorphiques.

En revanche, la technologie de séquençage RAD offre des avantages notables pour le développement de marqueurs en permettant la découverte de nombreux SNPs tout au long du génome par séquençage. Lorsqu'on le compare à marqueurs SSRLes SNPs sont densément répartis dans le génome. De plus, le séquençage RAD est à la fois efficace en termes de temps et de coûts, ce qui entraîne des réductions significatives des dépenses en main-d'œuvre et en ressources.

Carte génétique du blé avec différents marqueurs

Construction de cartes génétiques et comparatives

Traditionnellement, l'établissement de cartes génétiques à l'échelle du génome entier à l'aide de marqueurs PCR était un processus caractérisé par des aspects laborieux, gourmands en ressources et chronophages, principalement en raison de la nécessité de génotyper individuellement chaque marqueur au sein des populations en segregation par électrophorèse PCR. Cependant, l'adoption de la technologie de séquençage RAD pour les parents et leurs populations en segregation a révolutionné cette pratique, permettant l'acquisition rapide d'un grand nombre de génotypes SNP offrant une couverture étendue de l'ensemble du génome pour la construction de cartes génétiques.

Des cartes génétiques avec une densité de marqueurs et une couverture accrues offrent un éventail plus riche de loci et de régions pour l'analyse de la génomique comparative. Par conséquent, cette approche facilite une compréhension plus complète et détaillée du génome ainsi que des aperçus macro-niveau sur les relations de colinéarité par rapport à des espèces étroitement apparentées avec des séquences connues. Il est à noter que cette méthode présente des avantages distincts pour la détection et la caractérisation des variations structurelles telles que les inversions, les délétions et les translocations.

Cartographie de gènes/QTL de traits à haute résolution

Les botanistes et les chercheurs en amélioration génétique s'intéressent vivement à déchiffrer le lien entre génotype et phénotype. Découvrir les gènes/QTL (Loci de Caractères Quantitatifs) qui régissent les traits cibles nécessite un cartographie génétique de haute résolution. Plus la précision de la cartographie est élevée, plus elle devient avantageuse non seulement pour le clonage ultérieur de gènes/QTL, mais aussi pour la sélection assistée par marqueurs des gènes cibles.

Le cartographie initiale des gènes/QTL nécessite un dépistage à travers l'ensemble du génome. Pour les gènes de traits qualitatifs, l'analyse de segregants en masse (BSA) est couramment utilisée, tandis que la cartographie préliminaire des QTL nécessite un balayage du génome à l'aide d'une carte génétique complète. Les cartes génétiques traditionnelles construites à l'aide de marqueurs PCR varient en densité de marqueurs à travers le génome. Si un gène cible se trouve dans une région à faible densité de marqueurs (par exemple, aucun marqueur dans un rayon d'environ 30 cM de distance génétique), il peut être difficile d'obtenir des marqueurs liés par sélection PCR. Une densité de marqueurs insuffisante affecte également la précision de la cartographie des QTL.

Au-delà de la précision de la cartographie, le séquence SNP Les données dérivées du séquençage RAD sont adaptées à une analyse comparative avec les séquences génomiques d'espèces étroitement liées. Dans les cas où les SNP dans la région cartographiée se situent au sein des régions codantes des gènes d'intérêt, des analyses statistiques peuvent être utilisées pour évaluer ces variantes de SNP. Cette analyse peut révéler quels gènes ont subi des substitutions non synonymes ou une terminaison prématurée entre les souches parentales. De telles informations fournissent une référence précieuse pour la prédiction de gènes candidats et peuvent faciliter les validations ultérieures de la fonction des gènes.

Analyse génétique des populations et GWAS

L'application de la technologie de séquençage RAD dans l'analyse génétique des populations et Études d'Association à l'Échelle du Génome (GWAS) impliquent principalement le séquençage et l'identification des variants dans les populations naturelles de l'espèce cible. Cela inclut l'analyse statistique des sites de variants au sein de ces populations, l'étude de la structure des populations et l'identification des loci dans le génome soumis à la sélection.

En parallèle, en combinaison avec les données phénotypiques, cela identifie les SNPs étroitement associés aux traits cibles. L'analyse conjointe ultérieure des loci sélectionnés et des SNPs obtenus à partir des GWAS facilite l'exploration de la relation entre la sélection artificielle et l'évolution des populations.

Références :

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