连锁不平衡及基因组关联分析（植物相关）

大体脉络：

1.介绍连锁不平衡的定义和度量方法

2.综述连锁不平衡和关联分析在植物方面的研究进展

3.讨论交配体系、重组、遗传漂变等对连锁不平衡程度的影响，连锁不平衡程度和群体结构对关联分析的影响

4.讨论关联分析在植物数量性状和分子育种研究中可能的应用

利用覆盖全基因组的分子标记连锁图和合适的分离群体进行连锁分析是目前植物数量性状研究的主要方法，但是QTL的精度较低，作图精度一般在10-30cM之间，且克隆出的多为主效的QTL。

随着植物全基因组测序的完成和生物信息学的发展，我们采用关联分析进行数量性状的定位。

关联分析（Association analysis)，又称连锁不平衡作图（LD mapping）或关联作图（association mapping)是一种以连锁不平衡为基础，鉴定某一群体内目标性状与遗传标记或候选基因关系的分析方法

1.连锁不平衡（linkage disequilibrium，LD）

定义：连锁不平衡是不同基因座位上等位基因的非随机组合。A基因与B基因在群体中同时出现的几率大于随机情况下的几率即为LD状态。

tip：连锁不平衡是指由于连锁而导致的不平衡情况而非连锁被打破后出现的不同于连锁状态的不平衡

1.1度量方法

D是衡量连锁不平衡的基本成分。

基本公式：D ＝ f（AB) — f（A）f（B）

f（x)为各种等位基因和单倍型的频率

计量标准1：D’ 是 D 与 D 最大可能值（当 D＜0时为最小可能值）的比值，是一种与频率无关的度量。 D’＝1 表示2个座位间没有发生重组

计量标准2：r 方等于 D 方除以两基因座各等位基因频率的乘积，是一种与频率有关的度量。r 2 ＝1 表示两座位没有被重组分开，即完全连锁

LD 在染色体上的衰减距离一般为， D’＝ 0.5或 D’半长度（LD 最大值与最小值的中点）或 r 2＝0∙1时在染色体上的遗传距离。进行关联分析时，我们一般选取r方进行计算，在相同的检测效率和显著水平的条件下，R2越大，我们需要分析的群体就越小。

1.2 LD影响因素

主要是突变和重组：LD 是由突变产生的多态性形成的，因重组的发生而被打破

异交率：自交个体重组率虽然高，但是由于自交其基因高度纯和，因此自交植物的LD较高

基因位置：位于染色体着丝粒附近的基因重组率低，LD高

遗传漂变、对于某一个基因的高强度选择等也会影响LD。

理论上，自交植物的LD衰减比异交植物慢，其LD距离远远大于异交植物

2.关联分析

2.1关联分析途径

2.1.1候选基因途径

基于序列水平，通过统计分析在基因水平上将那些对目标性状有正向贡献的等位基因从种质资源中挖掘出来。

把候选基因的关联分析和 QTL 分析结合起来，如果该物种的全基因组序列已经获得，则可以首先通过连锁分析把目标QTL 限定在3～5cM 以内（可能包括几十到上百个功能基因），然后通过生物信息学的功能预测和相应的生理生化分析可以初步排除掉大部分与目标 QTL 无关的基因，最后对少数几个候选基因进行关联分析，可以快速找到目标性状的候选基因。

2.1.2全基因组途径（GWAS)

全基因组关联分析需要成千上万个 SNP 或 SSR 标记以及尽可能多的无亲缘关系的个体，找到与待测基因紧密连锁的标记，为进一步的克隆指明方向。

2.2影响关联分析的因素

选择合适的材料：选择LD衰退距离大的材料，达到较少标记就可以实现分析的效果

结合连锁分析和关联分析的优点：首先进行连锁分析，选择效应值较大的位点，在此处利用更多的标记进行分析，对目标位点进行精细定位

影响LD的因素也会影响关联分析

2.3关联分析的应用

阐明候选基因与关键性状的关系：尤其是对于多个基因共同完成同一个生理活动的情况，利用传统的遗传互补实验无法达到目的

选择相关的功能辅助标记

利用关联分析分析相关的数量性状

[1]杨小红,严建兵,郑艳萍,余建明,李建生.植物数量性状关联分析研究进展[J].作物学报,2007(04):523-530.

[2]岳庆春,傅迦得,章辰飞,吴月燕.植物关联分析应用研究进展[J].江苏农业科学,2019,47(18):24-30.DOI:10.15889/j.issn.1002-1302.2019.18.004.