如何對植物基因組數(shù)據(jù)分析(snp)進行描述性統(tǒng)計分析??
在長雄野生稻基因組組裝方面，作者使用了27.3 Gb的PacBio HiFi讀取數(shù)據(jù)和53.8 Gb的Hi-C數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一個高質(zhì)量基因組。基因組大小為358 Mb，contig N50為26.7 Mb。相較于先前的PacBio組裝，新基因組的連續(xù)性顯著提升，達到48倍。基因組比對揭示了8.3 Mb的gap，占總基因組的2.3%。超過98%的contig序列被錨定在兩種單倍型的染色體水平上，單倍型1和單倍型2的總基因組大小分別為358 Mb和336.4 Mb。作者利用BUSCO分析，基因組的完整性評估為98.6%，基因組、單倍型1和單倍型2的LTR組裝指數(shù)分別為17.32、13.01和18.41，表明組裝的高質(zhì)量和完整性。
對比單倍型基因組，大約94.76%的Hap1與94.55%的Hap2在同源區(qū)匹配，顯示了高度一致性。對全基因組結(jié)構(gòu)變異(SV)進行檢測，鑒定出2057519個SNP、399722個插入點和404750個缺失(INDELS)。此外，還識別出75202個大SV，包括33034個缺失和42168個插入。缺失和插入的中位長度分別為924 bp和741 bp。在SV相關(guān)基因的GO富集分析中，SV可能與ADP結(jié)合、腺苷基核糖核苷酸結(jié)合、核苷酸結(jié)合、端粒維持和多糖結(jié)合相關(guān)。
作者通過組合同源性和從頭基因預(yù)測方法，使用RNA-seq數(shù)據(jù)對基因組和兩種單倍型進行了注釋。在Hap1中鑒定出了31861個基因，平均基因長度為2953 bp，平均編碼序列(CDS)長度為249 bp。Hap2中有30642個基因，平均基因長度為3006 bp，平均CDS長度為245 bp。BUSCO分析顯示，Hap1和Hap2保守基因的比率分別為92.4%和91.7%。在功能分析中，97.71%和97.03%的基因分別可以分配到Hap1和Hap2的功能數(shù)據(jù)庫。
為了生成直立生長分蘗和匍匐生長根莖的空間表達圖譜，作者收集了主莖節(jié)上的一級根莖芽、根莖節(jié)上的二級根莖芽和分蘗芽作為材料進行空間增強分辨率組學測序(Stereo-seq)。新組裝的基因組用于后續(xù)的原始讀長定位，共檢測到20632個基因。生成了25675個箱，每個箱子的獨特轉(zhuǎn)錄本和基因的平均數(shù)量分別為1274個和765個。這些數(shù)據(jù)表現(xiàn)出很強的相關(guān)性，相同組織類型的切片被組合在一起。通過無監(jiān)督斑點聚類共鑒定了17個簇，所有這些簇都存在于分蘗和根莖中。采用UMAP對數(shù)據(jù)進行可視化，發(fā)現(xiàn)不同簇的斑點完全分離，而分蘗和根莖的斑點融合良好。通過可視化這些簇的空間位置，觀察到這些簇在分蘗和根莖中的分布與實際的組織排列相對應(yīng)。
確定了特征標記基因來注釋每個簇，這些標記基因在首蓿中表達。薄壁組織是根莖的主要組織，主要儲存淀粉和糖，通常以糖合成相關(guān)基因葉綠素AB結(jié)合蛋白基因(CAB1R)和水稻脂質(zhì)轉(zhuǎn)移蛋白樣基因(RCc3)為標志。葉尖壞死1(LTN1)、咖啡酸3-O-甲基轉(zhuǎn)移酶(COMT)、ZRT和IRT樣蛋白(ZIP3)和川類同源域亮氨酸拉鏈基因(OSHB3)在維管鞘中表達。ABSCISIC ACID-STRESS-RIPENING-INDUCIBLE 5 (ASR5)在氣組織中表達，通過調(diào)節(jié)氣孔閉合來響應(yīng)ABA和H2信號。ARGONAUTE蛋白(AGO1b)和非黃色著色1(NYC1)是在葉片中高度表達的葉原基標記。GA刺激的轉(zhuǎn)錄本相關(guān)基因(GASR1)是一種分生組織起始標記物。纖維素合酶催化亞基7(CesA7)是一種機械組織標志物。最后，表皮標記物GLOSSY1-同源基因(GL1-2)參與角質(zhì)蛋白和木栓蛋白的生物合成。富含甘氨酸的RNA結(jié)合蛋白(GRP2A)編碼一種具有RNA識別基序的蛋白質(zhì)，在頂端分生組織簇中顯示出高度特異性的表達模式。
通過原位雜交對分生組織起始標記基因OI30957進行分析，發(fā)現(xiàn)結(jié)果與其空間表達譜一致。維管束1標記基因OI5320、表皮標記基因OI01660和葉原基1標記基因OI29608的原位雜交結(jié)果具有高度特異性，與它們的空間表達譜一致。綜上所述，根莖和分蘗表現(xiàn)出良好的聚類特征，時空轉(zhuǎn)錄組圖譜與根莖和分的組織解剖結(jié)構(gòu)高度一致。
根據(jù)聚類分析，發(fā)現(xiàn)了6321個基因在一個或多個簇中根莖和分蘗之間具有不同的表達水平。這些基因根據(jù)其表達模式聚集成11個基因模塊。GO富集分析顯示，模塊1基因在根莖中的表達水平高于許多簇的分蘗。這些基因富含細胞生長基因和DNA結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子基因，其中四種基因的直系同源物在首蓿中進行研究。ERF34在第二細胞壁增厚中起作用，可能賦予根莖剛度。HSEA3可以提高脫落酸(ABA)水平，RSG是赤霉素生物合成的抑制因子。AP2-39通過誘導ABA生物合成和抑制GA代謝來控制水稻中ABA和GA之間的關(guān)鍵相互作用。這些基因在根莖中的水平較高，表明根莖中ABA的生物合成得到促進，而GA的合成受到抑制。
維管束2和實質(zhì)2簇的位置在根莖和分蘗中存在差異，這些簇與頂端初始細胞的位置相對。在分蘗中，薄壁組織2簇位于頂端初始細胞下方，而維管束2簇位于薄壁組織2簇的兩側(cè)。相比之下，在根莖中，維管束2簇位于頂端初始細胞下方，而薄壁組織2簇位于其兩側(cè)。在UMAP圖中，這兩個簇之間顯示出明顯的分離，表明它們是兩種不同的細胞類型。
通過分析維管束2和實質(zhì)2簇的基因表達特征，發(fā)現(xiàn)細胞壁組成相關(guān)基因TBL2、TBL6和TBL8，以及細胞壁相關(guān)基因纖維素合酶CesA1、CesA2、CesA3、CesA4、阿拉伯半乳聚糖蛋白12(AGP12)、木質(zhì)部半胱氨酸蛋白酶2(XCP2)和苯丙氨酸解氨酶(PAL1)僅在維管束2簇中表達。這些基因表明維管束2族主要由成熟的維管細胞組成。薄壁組織2簇包含多個編碼非特異性脂質(zhì)轉(zhuǎn)移蛋白(LTP)的基因，這些基因在胚胎發(fā)生、種子萌發(fā)和有性繁殖中發(fā)揮著重要作用。這些基因的空間表達模式與維管束2和薄壁組織2簇的空間位置一致。
對根莖進行形態(tài)學分析以研究起始過程。根莖橫截面由表皮、薄壁組織、氣組織以及內(nèi)環(huán)和外環(huán)的維管束組成。靠近根莖凹陷區(qū)域的內(nèi)環(huán)維管束在結(jié)構(gòu)上是不同的，顯示出束鞘延伸。在薄壁組織的原始凹陷區(qū)域觀察到一個前衛(wèi)，并且與前衛(wèi)相鄰的薄壁細胞開始分化并變得更加緊湊。最終，薄壁組織的凹陷區(qū)域形成了根莖腋芽，其中包含葉原基和頂端分生組織。采用Stereo-seq分析了二階根莖芽的這三個階段，箱大小為100x100個斑點，生成了43 596個箱。無監(jiān)督細胞聚類確定了11個聚類，使用UMAP進行可視化并映射回真實空間位置。每個簇的空間分布一致，與解剖結(jié)構(gòu)吻合良好。數(shù)據(jù)中，識別出九個基因在分生組織起始簇中表現(xiàn)出高度特異性的表達模式。
根莖發(fā)育的特征包括：在第一階段的根莖起始區(qū)，觀察到薄壁組織1簇中葉原基簇的出現(xiàn)和薄壁組織2簇中分生組織的起始簇的出現(xiàn)。分生組織起始簇和葉原基簇在所有階段都位于根莖起始區(qū)域。在第一階段的根莖起始區(qū)，葉原基簇的出現(xiàn)與薄壁組織1簇中葉原基簇的出現(xiàn)相呼應(yīng)。作者使用相同的方法分析分生組織起始簇和對照區(qū)薄壁組織2簇之間的差異表達基因。發(fā)現(xiàn)12個基因在分生組織起始簇中的表達高于薄壁組織2簇。其中，OI31530的表達與分生組織起始細胞的出現(xiàn)相吻合。
為了進一步研究從薄壁組織2簇到頂端分生組織簇的轉(zhuǎn)變，作者對這些簇進行了軌跡分析，并獲得了該過程的假定時間。作者注意到，基因HOMEOBOX1(OSH1)在去分化過程中上調(diào)，兩個PLETHORA基因(PLT)在假時間結(jié)束時表達。這些基因的表達譜進一步支持去分化過程。作者根據(jù)這些基因的表達模式將這些基因分為六個模塊，并進行了GO富集分析。模塊5中的基因主要在軌跡的開始和結(jié)束時表達，并且與GO term“核糖體的結(jié)構(gòu)成分”相關(guān)。這些結(jié)果表明，在細胞命運轉(zhuǎn)變之前，核糖體降解可能存在反饋調(diào)節(jié)，并揭示了通過分生組織起始細胞從薄壁組織到干細胞的兩步去分化過程，類似于老繭。
通過分析從薄壁組織2族到頂端分生組織簇的轉(zhuǎn)變，作者注意到幾個與細胞壁成分生物合成相關(guān)的基因，包括參與纖維素生物合成的糖苷水解酶9A3，纖維素合酶INTERACTING1樣1和兩個負責產(chǎn)生木質(zhì)素前體的苯丙氨酸氨裂解酶基因。此列表中的其他基因也可能調(diào)節(jié)去分化過程。
全基因組關(guān)聯(lián)分析研究設(shè)計類型
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4個生命科學導論的問題,萬分感謝
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使用ANNOVAR進行基因變異功能注釋 在GWAS分析或rare variants的gene-based test中，對SNP進行功能注釋是關(guān)鍵步驟。ANNOVAR是一款流行的SNP注釋軟件，支持多種生物變異注釋，包括人類基因組的hg18, hg19, hg38以及小鼠、蠕蟲、果蠅、酵母等。ANNOVAR能根據(jù)提供的染色體、位置、參考與觀測核苷酸信息，進行變異功能...
全基因組關(guān)聯(lián)分析存在的問題
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玩轉(zhuǎn)Sanger測序儀丨專題二十四:測序應(yīng)用之單核苷酸多態(tài)性(SNP)分析
單核苷酸多態(tài)性（SNP）是基因組中常見的變異形式，它對復雜疾病的遺傳研究至關(guān)重要。通過直接測序，Sanger測序儀成為金標準方法，廣泛應(yīng)用于SNP分析。中國食品藥品檢定研究院發(fā)布的指導原則，確保了SNP檢測產(chǎn)品的質(zhì)量。SNP分析在惡性高熱、運動風險檢測、種子真實性鑒定及疾病相關(guān)研究中應(yīng)用廣泛，幫助預(yù)防疾病、...
八. SNP檢測和進化分析(Snippy)
Snippy 是一款用于SNP檢測的軟件，可以通過分析得到核心SNP，進行比對構(gòu)建進化樹。可以利用conda進行安裝：也可以直接從Github安裝最新版本（conda安裝試了幾次都是老版本的，找不到snippy-multi)：snippy 運行常用參數(shù)包括：輸出文件（--outdir），參考基因組文件（--ref ），輸入文件可以是單末端（--se...
生物學上的 db SNP什么意思,與SNP有何聯(lián)系
寡核苷酸多態(tài)性數(shù)據(jù)庫 database of SNP。dbSNP數(shù)據(jù)庫為廣大研究者提供了豐富的SNPs信息,充分地利用dbSNP數(shù)據(jù)庫中的資源將大幅度降低研究成本提高研究效率。SNP-單核苷酸多態(tài)性(SNP)：全稱Single Nucleotide Polymorphisms，是指在基因組上單個核苷酸的變異，形成的遺傳標記，其數(shù)量很多，多態(tài)性豐富。指在基因...
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全州縣鋸齒： ______ 可以,主要兩種分析方法 1. control和case組的SNP等位基因頻率做比 ,看是不是偏離1:1 2. 如果是連續(xù)變量的表型性狀,我們通過不同基因型的數(shù)據(jù)做單因素方差分析,看control和case組是不是顯著性差異.(其實P值的閾值主要還是要考慮背景,不是傳統(tǒng)上的0.05和0.01)
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全州縣鋸齒： ______ 1、常規(guī)sanger測序:cDNA文庫構(gòu)建,EST測序,菌液測序,PCR產(chǎn)物測序,T載體克隆測序2、基因序列分析:引物設(shè)計合成,全基因合成,多肽合成,SNP多態(tài)性分析,外顯子測序,STR/SSR檢測分析,穩(wěn)定細胞株篩選,載體構(gòu)建與表達3、核酸提取:植物,動物,細菌等各種組織DNA、RNA提取4、分子檢測:Real-time PCR檢測,Western Blot檢測,RNAi干擾,分子克隆,細菌、真菌菌種鑒定、DGGE(梯度電泳)5、一站式科研實驗服務(wù)外包(實驗方案的設(shè)計到完成)
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