Mapa de Ligação Genética

Para atender às necessidades emergentes das comunidades de pesquisa, a CD Genomics desenvolveu um serviço acessível e fiável de mapeamento genético baseado em sequenciação de alto rendimento para obter marcadores densos e fornecer aos investigadores um mapa de ligação genética de alta qualidade, bem como uma análise de dados profissional.

A Introdução do Mapa de Ligação Genética

O mapa de ligação genética, também conhecido como mapa genético, é um gráfico linear da sequência e da distância relativa de marcadores moleculares no cromossomo, baseado nas frequências de recombinação entre marcadores durante o cruzamento de cromossomos homólogos. A construção de um mapa genético de alta densidade baseado em sequenciação de alto rendimento A tecnologia tornou-se gradualmente uma tecnologia revolucionária favorecida pelos investigadores. Pode desenvolver rapidamente um grande número de marcadores moleculares de uma só vez e obter um mapa genético de ultra-alta densidade. Fornece um número preciso e completo de QTLs e informações sobre os lócus que co-segregam com o fenótipo.
Se quiser saber mais sobre mapas de ligação genética, pode ler o nosso artigo "Mapeamento de Ligação Genética: Definição, Técnicas e Aplicações.

Figura 1. Um mapa de ligação genética (Yuhui Zhao, et al. 2020)

Quais são as Vantagens do Mapa de Ligação Genética?

• Compreendendo a Herança Genética
• Identificação e Mapeamento de Genes
• Seleção Assistida por Marcadores
• Estudos de Diversidade Genética
• Facilitação da Análise de QTL
• Investigação e Desenvolvimento Genómico
• Aprimoramento da Produção de Culturas e Pecuária
• Apoio à Genómica Funcional
• Melhorar o Aconselhamento Genético e a Predição de Doenças
• Avanço da Medicina Personalizada
• Alta velocidade, alta densidade, alta qualidade
• Dados de sequenciação de alta qualidade, plataforma de computação de alto desempenho

Quais são as aplicações do Mapa de Ligação Genética?

Figura 1. Um mapa de ligação genética (Yuhui Zhao, et al. 2020)

Fluxo de Trabalho do Mapa de Ligação Genética

Especificação de Serviço

	Requisitos de Amostra Duas linhas parentais, progénie de F1/F2≥150; progénie de RIL/DH≥100 Amostra de DNA: ~1,5 μg (concentração ≥ 30 ng/μl; OD260/280=1,8~2,0)
	Sequenciação Plataformas Illumina HiSeq Linhas parentais 20-30X, progenitor individual 3-5X Análise de métricas de qualidade de sequenciação
	Análise Bioinformática Fornecemos análises de bioinformática personalizadas, incluindo: QC de dados brutos Alinhamento de referência Deteção e anotação de mutações SNP Desenvolvimento de marcadores polimórficos Construção e avaliação de um mapa de ligação genética

Pipeline de Análise

Entregáveis

• Dados brutos (FASTQ)
• Informação sobre o marcador
• Relatório de avaliação do mapa de ligação genética
• Relatório de análise de dados

Referência:

1. Zhao YH, et al.Construção de mapas de ligação genética de alta densidade e mapeamento de QTL para características importantes de frutos. PLoS ONE2020,15(2): e0229020.

Resultados da Demonstração

Perguntas Frequentes sobre Mapas de Ligação Genética

1. O que é um mapa de ligação genética?

Essencialmente, um mapa de ligação genética é uma representação diagramática que delineia as posições relativas de genes ou marcadores genéticos em um cromossoma, derivadas das suas respetivas frequências de recombinação. Este tipo de mapa fornece um guia visual indispensável para a ordem e o espaço entre os loci genéticos. Serve o duplo propósito de esclarecer as complexidades da herança genética e informar abordagens práticas em áreas tão diversas como a melhoramento de culturas, mapeamento de genes e investigação genética abrangente.

2. Como é construído um mapa de ligação genética?

A elaboração de um mapa de ligação genética geralmente segue a sequência de passos enumerados abaixo:

• Seleção de uma População Apropriada: As populações frequentemente escolhidas consistem em F2, populações de retrocruzamento ou linhas recombinantes endogâmicas.
• Genotipagem Implementação: A identificação de marcadores genéticos utiliza tecnologia como arrays de SNP ou abrangente. reessequenciação do genoma completo.
• Processamento de Dados e Avaliação Analítica: Através da utilização de ferramentas computacionais e metodologias estatísticas, as frequências de recombinação entre marcadores são calculadas, permitindo a criação de grupos de ligação e, posteriormente, a construção do mapa genético.

3. Como devem ser selecionadas as linhagens parentais?

A seleção das linhas parentais influencia diretamente o nível de dificuldade envolvido na construção do mapa e o alcance de aplicabilidade do mapa construído. É necessário que atenda aos seguintes critérios: (i) Polimorfismo genético entre as linhas parentais. (ii) Consideração pela fertilidade da progénie para evitar segregação enviesada. (iii) Devem ser escolhidos materiais de linhas parentais de alta pureza sempre que possível (excluindo a geração F1).

4. Quais são algumas ferramentas de software para construir mapas?

O JoinMap é uma ferramenta de software que opera no sistema operativo Windows e é atualmente a mais utilizada devido à sua aplicabilidade a praticamente todos os tipos de população. Outras ferramentas incluem R/qtl, Lepmap, Highmap, Onemap, Mstmap e Carthagen.

5. O que é a frequência de recombinação e por que é importante?

De facto, a frequência de recombinação serve como um parâmetro essencial ao tentar delinear a genética subjacente de um organismo. Refere-se à percentagem de progenitores em que um evento de crossover específico entre dois genes ou marcadores ocorreu durante o processo de meiose. Manifestamente, uma frequência de recombinação mais elevada é indicativa de uma maior distância genética que separa os genes em questão. A importância desta frequência reside no seu papel indispensável na construção de mapas de ligação genética - estas frequências ajudam a determinar as posições relativas dos genes dentro de um cromossoma. Portanto, a frequência de recombinação contribui significativamente para a nossa compreensão e identificação da arquitetura e funcionamento dos genes.

6. Quais são os critérios de qualidade do mapa?

A determinação da qualidade dos mapas baseia-se principalmente em indicadores como mapeamento estatístico, análise de colinearidade de mapas genéticos e físicos, e análise de mapas de calor de recombinação de marcadores vizinhos.

7. Como é que um mapa de ligação genética difere de um mapa físico?

Um mapa de ligação genética é organizado de acordo com as frequências de recombinação, demonstrando as posições relativas de genes ou marcadores num cromossoma. Em contraste, um mapa físico é construído com base nas localizações físicas precisas e distâncias definitivas dos genes nos cromossomas, determinadas através da sequência de DNA real. A integração destes dois tipos de mapeamento oferece uma compreensão abrangente da estrutura e função genómica.

Estudos de Caso sobre Mapas de Ligação Genética

Um mapa genético de ultra-alta densidade fornece informações sobre a sintecnia do genoma, o panorama de recombinação e a cor da pele da raiz principal no rábano.Rabanete L.)

Jornal: Jornal de Biotecnologia Vegetal
Fator de impacto: 13,263
Publicado: 20 de junho de 2019

Fundo

Mapas genéticos de alta densidade são essenciais para a pesquisa genética e genómica, incluindo o mapeamento de loci de características quantitativas (QTLs) em culturas. A resolução do mapeamento de QTL depende da densidade de marcadores e do tamanho da população, e o sequenciamento de alta capacidade melhora o desenvolvimento de marcadores e genotipagemOs antocianinas, responsáveis pelas cores em várias plantas, oferecem benefícios para a saúde e desempenham papéis na atração de polinizadores e proteção. A recombinação meiótica, crucial para a criação de novas combinações alélicas, afeta a evolução genómica e a melhoramento de plantas. Mapas genéticos de alta densidade ajudam a estudar a distribuição da recombinação e os hotspots. Em rabanete, foi criado um mapa de ligação de alta densidade, identificando QTLs e genes candidatos para características importantes, fornecendo informações para o melhoramento genético e estudos de evolução do genoma.

Métodos

Resultados

Para construir um mapa de ligação genética de alta resolução em rábano, foi realizada a re-sequenciação do genoma completo de 137 indivíduos F2 e suas linhagens parentais utilizando a plataforma Illumina HiSeqTM 2500. Isso gerou 403 Gb de leituras limpas, mapeadas ao genoma de referência do rábano, e identificou 411.891 SNPs após filtragem. Usando uma abordagem de janela deslizante, foram criados 2.852 marcadores de bin de recombinação, cobrindo uma distância genética de 1.306,8 cM com uma distância média de 0,46 cM entre os marcadores. Foi observada uma distorção significativa de segregação em alguns marcadores, identificando 19 regiões de distorção de segregação em sete grupos de ligação. Os marcadores distorcidos foram mantidos para melhorar a cobertura dos grupos de ligação.

Fig. 1. Mapa de bin de recombinação (a) e mapa genético (b) de 137 indivíduos F2.

Na população F2, foram detectados 17 loci de características quantitativas (QTLs), dos quais sete correspondiam a QTLs previamente reconhecidos no mesmo grupo de ligação. As regiões de QTL demarcadas apresentaram uma média de comprimento de 168 quilobases, abrangendo cinco grupos de ligação diferentes. O método utilizado para isolar o gene que influencia a cor da pele da raiz envolveu um cruzamento entre as variedades 'NAU-LB' e 'NAU-YH'. Os resultados sugeriram que o domínio do chamado gene R é responsável por regular a cor da pele vermelha. A localização específica do gene R foi identificada numa região de 72 quilobases situada no cromossoma 7. Investigações adicionais identificaram o gene RsMYB90 como o provável gene implicado no controle da cor da pele vermelha. Este gene apresentou níveis de expressão elevados predominantemente nas cultivares de pele vermelha. Curiosamente, o gene RsMYB90 exibe um grau notável de homologia com membros da família de fatores de transcrição MYB, um grupo conhecido pela sua participação no processo de biossíntese de antocianinas.

Fig. 2. Clonagem baseada em mapa do gene da pele vermelha R.

As localizações dos marcadores de bin no mapa genético foram comparadas às suas posições físicas na montagem do genoma do rábano. Todos os marcadores de bin foram mapeados nos nove pseudo-cromossomos, cobrindo 80,7% do genoma de referência do rábano de 424 Mb. Embora houvesse um alto grau de colinearidade entre o mapa genético e os cromossomos, foram notadas algumas inconsistências. Especificamente, os bins entre 26–43 Mb no cromossomo 2 estavam invertidos, e a ordem dos bins nas extremidades distais dos cromossomos 1, 3 e 4 não correspondia ao mapa genético.

Fig. 3. Comparação entre o mapa genético e a sequência do genoma do rábano.

Conclusão

Através sequenciação do genoma completo, construímos um mapa genético denso de alta resolução e alta precisão. Combinado com o mapeamento de Locais de Características Quantitativas (QTL) e clonagem posicional, o RsMYB90 foi identificado como um gene candidato que controla a pele vermelha das raízes de rabanete. O gene RsMYB90 desempenha um papel crucial na regulação da biossíntese de antocianinas, fornecendo informações sobre a regulação genética do acúmulo de antocianinas em rabanetes.

Referência:

1. Luo X, Xu L, Wang Y, et al.Um mapa genético de ultra-alta densidade fornece informações sobre a sintenia do genoma, o panorama de recombinação e a cor da pele da raiz principal no rábano.Rabanete L.). Jornal de Biotecnologia Vegetal, 2020, 18(1): 274-286.