QTL定位的原理和方法ppt课件.ppt

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1、 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去第三章 QTL 定位的原理和方法2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去QTL 是什么？数量性状位点（QTL）是影响数量性状的一个染色体片段；QTL 定位是确定数量性状基因在染色体上位置的一种方法；QTL 和QTLs。2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留

2、恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去为什么要定位它？它为了解个体数量性状基因之间的行为和交互作用等基础知识提供了一条路径，允许建立更加真实的表型变异、选择反应和进化过程模型；将标记信息综合到遗传评估中，辅助人工选择程序，主要方式有MAS 和MAI；能进行基因的位置克隆，允许对当前存在的数量变异进行分子机制的研究，并通过直接的分子干预，进一步增加增效等位基因频率。2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去QTL 定位的基本原则 QTL 定位的基本原则是关联度量的遗传变异和表型变异；群

3、体的选择、用于度量表型个体选择和基因型判型个体的选择是所有QTL 定位设计要重点考虑的因素；对于所有的QTL 定位设计，标记等位基因和QTL等位基因之间的LD 是必须的。2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 QTL 定位的关键2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去2023/6/5 火灾袭来时要迅

4、速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去第一节 LA 定位（连锁分析定位）2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去linkage analysis only considers the linkage disequilibrium that exists within families,which can extend for 10s of cM,and is broken down by recombination after only a few ge

5、nerations.Such as BC and F2 design2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去单标记分析2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 是总平均；和 是加性和显性效应；是标记和QTL 之间的重组率。是给定个体标记位点基因型为Aa 的条件下的QTL 基因型Qq 的条件概率；是标记和QTL 基因型的联合概率；是标记基因型的边际概率。2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机

6、立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去来自近交系的回交群体的标记和QTL 概率 标记基因型之间的表型值平均差异：2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去单标记分析的缺点 单标记使用标记平均值，不能获得QTL 效应单独的估计值和QTL 与标记的重组频率；因此，不能区分是一个大的QTL 效应松散地与标记连锁，或是小效应紧密地与标记连锁。2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去区间定位 Lander and Bots

7、tein(1989)提出使用所有连续的标记进行QTL 定位的方法；该方法原则上能够区分QTL 的效应和位置；该方法需要一张带有一定数目的遗传图谱，相邻标记间的距离是已知的。2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去Haldane 作图函数 为遗传距离（）；假设减数分裂期间的遗传物质交换沿着染色体是随机和独立发生的。2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去标记和 QTL概率2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出

8、或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去数据分析 为具有QTL 基因型 的个体 的性状记录；为具有QTL 基因型 的个体的期望效应（如 或）；为随机误差，并且，因此有：2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去最大似然法分析 前面回交例子的似然函数为：为QTL 位点的基因型；和 为个体 在标记位点A 和B 的基因型；为回交个体数。2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 似然率检验（LRT）：为零

9、假设没有分离QTL 条件下的似然值；为有一个QTL 分离条件下的似然值。LOD 检验：2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去最小二乘分析 前面回交例子的最小二乘分析模型为：需要估计的参数：一种为两个QTL 基因型的平均值；另外一种为总平均值和两个基因型之间的效应差；显著性检验：MSQ 为拟合模型由QTL 基因型解释的方差；RMS 为拟合模型的残余均方。2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去LS 和ML 的比较 LS 只使

10、用了标记平均值信息，标记基因型组内的方差变异没有被使用；而ML 使用了所有可能的信息，这包括标记基因型和性状分布。LS 的计算比较简单易行，能够使用标准的软件（SAS）进行分析；而ML 计算非常困难，需要专门的软件将其扩展到非常复杂的模型。2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 似然率检验和F 检验的比较：对一个QTL，如果残差呈正态分布，则LS 和ML 估计是相同的；对一般情形，关系变为：大部分QTL 定位分析结果显示LS 获得与ML 极端近似的结果。2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而

11、出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去基因组扫描 区间定位的优势在于能对整个标记的基因组进行扫描；QTL 定位是在整个基因组内进行，某一个区间内QTL 基因型的条件概率根据侧翼标记信息进行计算，然后一个区间接着一个区间，使用最小二乘或最大似然法进行分析，同时每个区间的检验统计量（F-ratio 或LRT）也被计算，具有最大检验统计量的位置就是QTL 最可能存在的位置，而该位置的QTL 效应就是最好的QTL 估计效应。2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去2023/6/5 火

12、灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去多次检测问题 如果有许多独立的零假设被检验，而且事先知道所有的零假设都为真，则，至少出现一次假显著（false positive)的概率为2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去伯努利校正2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去Permutation test 对表型和标记基因型数据进行随机重排，它消除了标记基因型和表型

13、之间的关联；每次重排数据，都要重新在整个基因组中进行QTL 定位分析；通过多次重排，可获得每次检验LRT 统计量在没有QTL 的零假设条件下的分布；2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 Permutation test 的具体步骤：2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去FDR(false discovery rate)is declared FDR(such as 0.05)j is the largest order

14、 that met formula(1)m is the number of marker2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去FDR(false discovery rate)方法 Sort p values of all marker interval based on ascending order 2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去LOD 下降支撑区间（LOD drop support interval）如果

15、某一特定位置检测到一个QTL，需要对QTL 所在的位置执行检验；零假设是该QTL 位于估计的峰值位置，备择假设为QTL 位于距峰值距离为 的位置，检验统计量为全QTL 模型在峰值位置和距离峰值位置 图距单位位置的似然函数的差值的两倍，当样本为大样本时，它近似呈自由度为1 的 分布；因此可以通过偏离峰值位置，使检验统计量降到一个给定的数值来对QTL 位置置信区间进行检验。2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 例如：95%的QTL 置信区间对应的检验统计量下降3.84；1 LOD 下降对应97%的QTL 置信

16、区间；2 LOD 下降对应99.8%的QTL 置信区间；2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去Bootstrap 置信区间1.对于一个大小为 的群体，抽取 个带有覆盖性质的记录（有些记录被抽取多次，而有些记录没被抽取）；2.分析并估计QTL 位置；3.重复上面的1 和2 两个过程，如200 次或更多；4.在分布的两尾去掉2.5%的极端的QTL 位置估计值；5.剩余的95%表示置信区间

17、的估计值。2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去QTL 位置估计的置信区间2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去预测置信区间 置信区间的长度受样本大小、QTL 效应和标记密度的影响，对一个高密度标记图谱，Darvasi and Soller(1997)给出了一个预测的近似95%的置信区间（单位cM)：为样本大小；和 为标准的加性和显性效应（以基因型标准差为单位）。2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或

18、留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去统计能力（Statistical power）2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去为什么要计算检测能力？给定样本大小，计算能够检测到的QTL 效应；给定QTL 效应，估计检测到该QTL 需要的群体大小；检测特定的QTL 时，比较不同的群体设计。2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去完全连锁标记统计能力的计算理论 型错误（）：当零假设为真，拒绝零假设所犯

19、错误的概率；型错误（）：当零假设为假，接受零假设所犯错误的概率；统计能力被定义为：2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去P(T)TCritical valueHAH0Statistical errors2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去Rejection of H0Nonrejection of H0H0 trueHA trueType I error at rate Type II error at rate Si

20、gnificant resultNonsignificant resultPOWER=(1-)2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去Impact of alphaP(T)TCritical value2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去Impact of effect size,NP(T)TCritical value2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿

21、毛毯、湿被褥勇敢地冲出去影响检测能力的重要因素 群体类型；样本大小；QTL 效应；基因组大小；标记密度；显著性阈值；分析类型。2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去完全连锁标记统计能力的计算 近交系杂交情形下的QTL 定位检测能力计算基于单标记的t-检验和F-检验。2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 F2设计：BC 设计：2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或

22、裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 对于合理的样本大小和小的QTL 效应，要求的 t 值为:2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去Sample size BC 672 128 42 11 6 2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 BC 和F2 设计的合理样本大小之比为：BC 比F2 的基因组扫描所需的显著性阈值要低；BC：F2：BC 比F2 的 可能要低。2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，

23、要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 考虑两种设计阈值的变化：2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 如果连锁不完全（），且使用单标记分析：如果连锁不完全（），且使用区间定位分析：2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 为了增加QTL 检测能力，可以增加判型的个体数目或标记密度；两者之间花费依赖于标记的成本与获得个体表型成本之间的比率。2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去增加检测能力的方式 增加样本大小；增加效应大小。后者可以通过选择一个具有丰富分离QTL 的群体结构或样本；如后裔检验。2023/6/5 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去精细定位QTL 的群体设计2023/6/5