單精子全基因組測序探索染色體重組

2015-12-16    編輯:諾禾致源
單精子全基因組測序:探索染色體重組

研究背景

減數分裂期間的同源染色體之間存在片段交叉重組(crossover)事件,染色體重組意味著遺傳物質的分離交換,是產生生物多態性的重要遺傳機制。在全基因組范圍內,重組位點并非均勻分布,而是集中在一些散布的狹小區域內(hotspot),并且不同物種間以及同一物種不同個體的重組位點也存在明顯差異。傳統的人類染色體重組研究,采用染色體核型分析技術,受實驗技術的限制,分辨率較低;另外,由于一個家庭內的孩子數目有限,以往的研究都是在群體水平上開展的,而無法開展個人水平的遺傳重組規律研究。單細胞 DNA 擴增技術和高通量測序技術的發明,讓測序單個精子的基因組成為可能。

方法流程

樣品取材

1名亞洲男性體細胞
99個單精子,雙親體細胞

 
文庫類型

MALBAC技術 / 500 bp文庫

測序策略

Illumina HiSeq 2000

 
主要分析

單體型分析
重組位點分析
異常染色體重組分析

 

研究結果

1、基于測序結果,檢測到 SNP 約 2.8 M,其中約 1.4 M為雜合 SNP。根據檢測到的變異計算重組率,約 1.1 M雜合 SNP 進行了分型,構建了迄今為止重組定位精度最高的個人遺傳圖譜。為了評估定位的準確性,對該亞洲男子的雙親體細胞進行了約 10 X 的測序,驗證率為99.5%。

2、基于精細胞測序數據的分析發現,平均每個精子的交換位點大約為 26.6 個。

3、研究發現個體水平上基因區附近的重組率有降低的現象,證明了這一現象是由分子機制決定,而非自然選擇(圖1)。

4、本研究還發現 5% 的精子(4 個)染色體數目發生異常,即染色體組非整倍體。其中 S39 精子的 19 號染色體發生了缺失,S65 精子的 6 號染色體發生了二倍化(圖2)。


圖1   重組率分布圖

圖2   S39和S65精子的染色體異常

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