O Poder da BSA: Avançando a Pesquisa de Localização de Traços

A BSA (Análise de Segregação em Lote), chamada de análise de agrupamento híbrido, é um método rápido e simples para a localização de características que surgiu nos últimos anos. Uma das características proeminentes da BSA é o pool-seq da descendência de dois fenótipos extremos. No entanto, a BSA não é tão simples quanto misturar sequenciamento. Em aplicações práticas, existem vários métodos para resolver as diferenças nos materiais populacionais e no desenho experimental.

O que é BSA (Análise de Segregação em Lote)?

A BSA (Análise de Segregação em Lote), inicialmente pioneira por R.W. MICHELMORE em 1991, emergiu como uma metodologia poderosa para identificar rapidamente genes que governam características específicas. O princípio central gira em torno da seleção de pais que exibem disparidades fenotípicas substanciais para estabelecer uma população segregante ou familiar dedicada ao estudo da característica alvo. Subsequentemente, um número definido de plantas individuais que exibem fenótipos extremos para a característica é escolhido da população segregante e combinado para criar dois "pools" de DNA. As variações genéticas contrastantes dentro desses pools indicam a região candidata potencial onde o gene ou QTL de interesse pode estar situado. Normalmente, o DNA de ambos os pais é utilizado como controle durante a comparação das diferenças entre os dois pools de DNA, permitindo uma análise abrangente e uma interpretação precisa dos resultados experimentais.

Por favor, consulte Perguntas e Respostas sobre Análise de Segregação em Lote para mais informações.

Análise de segregação em lote. (Shen et al., 2022)

Como Fazer Análise de Segregação em Lote?

De acordo com a origem das características alvo, a localização de características BSA pode ser dividida em duas direções: características naturais (QTL-seq) e características mutacionadas artificialmente (mapa de mutantes, MutMap).

QTL-seq

QTL-seq emprega uma estratégia onde os pais que exibem características extremas são cuidadosamente selecionados para estabelecer uma linhagem. A população de descendência, que apresenta uma distribuição normal das características alvo, é segregada, e indivíduos que exibem características extremas em ambas as extremidades dessa distribuição são escolhidos para formar dois pools de amostra equivalentes. Esses pools são então submetidos a sequenciamento, com a análise subsequente do índice SNP permitindo a identificação de loci ou regiões associadas às características alvo. Primariamente, este método é empregado na identificação de genes de efeito chave subjacentes a características quantitativas.

MutMap

O MutMap envolve a criação de uma população familiar através do retrocruzamento de indivíduos mutantes com os pais ou espécies inbred distantes. A partir dessa população de descendência segregante, um subconjunto de indivíduos que exibem as características mutantes é selecionado para gerar um pool de genes. Simultaneamente, um pool de genes separado, composto por um certo número de descendentes do tipo selvagem, também é formado para servir como controle para o pool mutante. As amostras misturadas desses pools são subsequentemente submetidas a sequenciamento, e os resultados obtidos são comparados com o genoma parental ou o pool de descendentes que exibem características selvagens. Ao examinar o índice SNP, os loci ou regiões associadas às características alvo são identificados com precisão. Este método é particularmente útil para detectar mutações pontuais resultantes de mutagênese química ou física e encontra ampla aplicação nos estudos de localização de características de qualidade.

Fluxo de Trabalho da Análise de Segregação em Lote

• Seleção Fenotípica: Discernir uma característica fenotípica de importância que exiba segregação distinta entre duas classes discerníveis, como o tipo selvagem e o mutante.
• Cruzamento e Geração de População Segregante: Gerar uma população cruzando indivíduos que exibem fenótipos divergentes. Por exemplo, no caso de estudar uma característica de planta, cruzar um indivíduo mutante possuindo o fenótipo desejado com um indivíduo do tipo selvagem.
• Triagem Fenotípica e Preparação de Amostras em Lote: Permitir que a descendência resultante do cruzamento cresça e amadureça. Realizar uma avaliação fenotípica da progênie para identificar indivíduos que exibem os extremos fenotípicos desejados. Especificamente, selecionar um número igual de indivíduos exibindo o fenótipo mutante e indivíduos exibindo o fenótipo do tipo selvagem.
• Extração de DNA: Extrair DNA genômico de cada indivíduo escolhido nos pools mutante e do tipo selvagem separadamente. Empregar um método de extração de DNA apropriado para obter DNA de qualidade superior.
• Pooling e Sequenciamento: Misturar o DNA extraído do pool mutante e do pool do tipo selvagem individualmente para produzir duas amostras de DNA consolidadas. Empregar tecnologias de sequenciamento de alto rendimento, como sequenciamento de nova geração (NGS), para sequenciar o DNA das amostras mutante e do tipo selvagem.
• Análise de Dados: Analisar os dados de sequenciamento para detectar variações genéticas, como polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs), entre as amostras mutante e do tipo selvagem. Calcular o índice SNP, que denota a frequência alélica dos SNPs em cada amostra consolidada. Esta análise facilitará a identificação de regiões genômicas associadas ao fenótipo alvo.
• Identificação de Genes Candidatos: Comparar os valores do índice SNP em todo o genoma para identificar regiões ou loci ligados à característica desejada. Identificar genes candidatos dentro dessas regiões que potencialmente contribuem para o fenótipo observado. Subsequentemente, validar esses genes candidatos através de experimentos suplementares e análises funcionais.

Referência:

1. Shen, Fei, et al. "Uma ferramenta de análise de segregação em lote para espécies de cruzamento (BSATOS) e previsão assistida por genômica baseada em QTL de características complexas em maçã." Journal of Advanced Research 42 (2022): 149-162.