2018-07-25
群体进化：利用全基因组重测序或简化基因组测序（dd-RAD）技术获得某物种自然群体各亚群的基因组信息，通过与参考基因组比对或聚类分析的方法得到大量变异信息，基于SNP信息讨论群体的遗传结构、基因交流情况、物种形成机制以及群体进化动态等生物学问题。
今天小编和大家学习总结一下群体进化的分析流程之群体遗传结构的结果分析的展示形式。
材料的选取
☀ 同一物种自然群体的不同亚种或品系；
☀ 不同地理分布的群体；
☀ 各亚群间划分明显，个体有一定代表性；
☀ 每个群体至少10个样本，总样本量不少于30个
结果分析（群体遗传结构分析-个体基因组序列差异的的程度）
1、系统进化树
描述群体间分化顺序的分支图或树，用来表示群体间的进化关系。根据群体的物理或遗传学特征等方面的共同点或差异可以推断出它们的亲缘关系远近。
图2：拟南芥的系统进化树分析。系统发育分析表明，可将拟南芥分为东亚，中亚，欧洲三大类。欧洲材料相比于长江流域和中亚地区具有更多的群体内SNP，有更高的群体多样性。黑线表明来自美国、日本和新西兰的拟南芥。
2、主成分分析(PCA)
用较少不相关的变量替代原始大量相关的变量，来研究群体分层，亚群之间的遗传差异。
图3：拟南芥样品的PCA分析。阴影区域表示来自不同区域的群体，PCA结果表明可将拟南芥分为东亚，中亚，欧洲三大类。
3、群体遗传结构分析
研究大群体中存在基因频率不同的亚群，一般可以用来推断祖先群，个体血缘组成，还有杂交事件。
图4：大麦的群体结构分析。K=9时，野生大麦基因型的主要成分分析确定了9个群集，群体分为竖条对应于个体的基因型，颜色表示它们在9个子群体中的成员。
主要应用方向
1、人工驯化机制研究
通过对野生型和驯化型群体进行研究，推测群体的亲缘关系，发现人工驯化下受选择的基因，对动植物育种起到重要的指导作用。
2、自然选择机制研究
对不同地理环境下的群体进行研究，挖掘适应性进化过程中受选择的基因，为育种提供优质的基因资源。
3、种群历史研究
分析物种的可能起源地及各个分布区域中群体的基因变异信息，探索物种的进化过程。
群体进化基于群体间的遗传变异信息
研究群体遗传结构、遗传多样性、物种的形成机制等
从分子层面深入研究该物种的进化历程
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☀ 测序平台：Illumina Hiseq，PE400，2*150bp
☀ 常规重测序：>5x/个体
☀ 低深度重测序结合genotype imputation：≥2×/个体
☀ 简化测序dd-RAD：30万+酶切标签充分代表遗传信息
☀ 平均20×/标签提升SNP准确度
☀ 2G/样品大幅降低成本
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参考文献
[1] Pankin A, Altmüller J, Becker C, et al. Targeted resequencing reveals genomic signatures of barley domestication [J]. New Phytologist, 2018, 218(3).
[2] Wu J, Wang Y, Xu J, et al. Diversification and independent domestication of Asian and European pears[J]. Genome Biology, 2018, 19(1):77.
[3] Zou YP, Hou XH, Wu Q, et al. Adaptation of Arabidopsis thaliana to the Yangtze River basin [J]. Genome biology, 2017, 18(1): 239.
