SSR和SNP檢測(cè)要兩手抓，兩手都要硬！ ——文章解讀：SSR和SNP分子標(biāo)記在真菌群體遺傳結(jié)構(gòu)中的作用比較

發(fā)稿時(shí)間：2017-09-05來源：天昊生物

今天小編給大家分享一篇2017年8月16在Heredity（IF=3.961）上發(fā)表的文章，研究人員通過比較SSR和SNP兩種分子標(biāo)記在真菌群體遺傳多樣性分析中的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)SSR和SNP這兩種分子標(biāo)記在種群遺傳結(jié)構(gòu)研究中各有優(yōu)勢(shì)！在您的研究中，或許SSR和SNP檢測(cè)也要兩手抓，兩手都要硬！

研究背景

 在過去的幾年中，簡(jiǎn)單重復(fù)序列（SSR，也被稱為微衛(wèi)星）和單核苷酸多態(tài)性（SNPs）已成為用于研究生物群體中的遺傳變異最常用的分子標(biāo)記。然而，只有少量研究比較了這兩種分子標(biāo)記在野生種群遺傳結(jié)構(gòu)中的不同，而且沒有針對(duì)真菌研究的相關(guān)報(bào)道。

科學(xué)問題

（1）本實(shí)驗(yàn)開發(fā)的兩組分子標(biāo)記是否足以描繪種群遺傳結(jié)構(gòu)？

（2）SNP和SSR標(biāo)記在種群的遺傳分化和遺傳結(jié)構(gòu)方面是否能夠得到相似結(jié)果？

（3）如果存在差異，產(chǎn)生的原因可能是什么？

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

本文研究人員評(píng)估了SSR和SNP對(duì)蜜環(huán)菌（Armillaria cepistipes）在不同的空間尺度種群遺傳結(jié)構(gòu)中的作用。

實(shí)驗(yàn)材料

研究人員分別在烏克蘭喀爾巴阡山脈較小區(qū)域（150 km²）和瑞士阿爾卑斯山地區(qū)較大區(qū)域（41000 km²）共收集407個(gè)樣本（圖1）。

圖1、采樣地點(diǎn)（左下圖顯示的是阿爾卑斯山地區(qū)種群取樣情況。白色點(diǎn)表示北方亞群（North），綠色點(diǎn)表示南方亞群(South)。右下圖顯示的是喀爾巴阡山脈地區(qū)種群取樣情況。藍(lán)色點(diǎn)表示山毛櫸亞群（Beech），橙色點(diǎn)表示混合/針葉樹亞群（Mixed/conifer））

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1、SSR和SNP分子標(biāo)記篩選

從24個(gè)單拷貝蛋白編碼基因中選擇131個(gè)SNP位點(diǎn)，進(jìn)行全部樣本的檢測(cè)。結(jié)果在78%樣本中成功得到117個(gè)位點(diǎn)（89%）的擴(kuò)增結(jié)果。其中，31個(gè)用于后期基因分型檢測(cè)，其中在所有樣本及之后的32個(gè)樣本重復(fù)中得到97%成功率，等位基因讀取差別<1%，所有31個(gè)SNP位點(diǎn)是二等位，其中29個(gè)的最小等位基因頻率（MAF）在5%以上。

根據(jù)之前的文章報(bào)道，從基因組草圖中發(fā)現(xiàn)281個(gè)SSR位點(diǎn)，篩選出17個(gè)多態(tài)性SSR位點(diǎn)用于后續(xù)基因分型，其最常見等位基因多態(tài)性頻率低于95%，

2、遺傳多樣性分析

用17個(gè)SSR對(duì)407個(gè)樣品進(jìn)行的基因分型發(fā)現(xiàn)，359個(gè)樣品顯示出等位基因的特殊組合，而只有278個(gè)樣品存在SNP多等位基因型區(qū)別（表1）。

表1、蜜環(huán)菌不同種群SSR和SNP標(biāo)記多位點(diǎn)基因型匯總表

4個(gè)亞群SSR位點(diǎn)的平均等位基因豐度（Ar）相似（表2），但是SSR之間的變化有所不同。SSR和SNP在等位基因平均均勻度（E）和平均期望雜合度（H_exp）變化很小，但位點(diǎn)之間變化很大。在亞群之間，SSR位點(diǎn)顯示出比SNP位點(diǎn)更高的平均觀測(cè)雜合度（H_obs）。

表2、蜜環(huán)菌不同種群SSR和SNP標(biāo)記情況表

3、群體遺傳結(jié)構(gòu)分析

兩種分子標(biāo)記在亞群間的FST都較低，即便在兩個(gè)地理位置差別大的種群中也是如此（表3）。

表3、蜜環(huán)菌不同亞群SSR和SNP標(biāo)記遺傳分化系數(shù)F_ST對(duì)比表

通過對(duì)所有4個(gè)亞群的遺傳結(jié)構(gòu)分析結(jié)果后發(fā)現(xiàn)，用SSRs分析的基因簇比SNPs的要多（圖2）。SSR結(jié)果顯示其對(duì)數(shù)似然比穩(wěn)定的上升到20個(gè)基因簇，但其間幾個(gè)s.d值較大。而SNP結(jié)果在K>3時(shí)對(duì)數(shù)似然比不夠穩(wěn)定。遺傳結(jié)構(gòu)結(jié)果顯示，當(dāng)K=4時(shí)，SSR能夠?qū)?59MLGs較好的根據(jù)地理位置區(qū)分開，而當(dāng)K=3時(shí)，基于SNP數(shù)據(jù)可以將兩個(gè)地區(qū)種群清晰的分開（圖2b）。

圖2、蜜環(huán)菌不同亞群SSR和SNP標(biāo)記STRUCTURE分析圖

a) 不同基因簇個(gè)數(shù)平均似然對(duì)數(shù)散點(diǎn)圖。b) 個(gè)體歸屬特定基簇平均估算成員概率柱狀圖

兩種分子標(biāo)記的主成分判別分析表明，基于SSR數(shù)據(jù)的喀爾巴阡山脈地區(qū)兩個(gè)亞群在第二個(gè)軸上可以更好區(qū)分，而阿爾卑斯山地區(qū)重疊的更多。相反，基于SNP數(shù)據(jù)結(jié)果表明，喀爾巴阡山脈地區(qū)兩個(gè)亞群基本重疊，而阿爾卑斯山地區(qū)區(qū)分的更好（圖3）。表明SSR標(biāo)記似乎更適合檢測(cè)小空間尺度的真菌種群遺傳結(jié)構(gòu)，而SNP標(biāo)記在檢測(cè)更適合大尺度范圍的遺傳結(jié)構(gòu)分析。

圖3、蜜環(huán)菌不同亞群SSR和SNP標(biāo)記主成分判別分析圖

主散點(diǎn)圖代表前兩位主成分的線性判別個(gè)體分布，右上角為主成分交叉驗(yàn)證判別分析圖

文章總結(jié)

對(duì)獲得的菌株分別用基因組中的17個(gè)SSR位點(diǎn)和不同單拷貝保守基因中的24個(gè)SNP位點(diǎn)進(jìn)行分析，這兩種標(biāo)記在不同空間尺度中表現(xiàn)出不同的遺傳結(jié)構(gòu)模式，多等位基因SSR標(biāo)記似乎更適合檢測(cè)小空間尺度的真菌種群遺傳結(jié)構(gòu)（區(qū)域半徑約50 - 100 km），而SNP標(biāo)記在檢測(cè)大尺度范圍（區(qū)域半徑約1000 km）中的真菌種群遺傳結(jié)構(gòu)更具優(yōu)勢(shì)。盡管存在這些差異，這兩種標(biāo)記類型均適用于檢測(cè)兩種種群遺傳結(jié)構(gòu)較弱的蜜環(huán)菌。

關(guān)于天昊

上海天昊生物擁有基于一代和二代測(cè)序平臺(tái)的SSR和SNP檢測(cè)能力，為不同樣本量和不同位點(diǎn)數(shù)量提供有針對(duì)性解決方案，期待著與您的合作。

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