1+1>2,GWAS+转录组联合分析,你一定要知道!
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发布时间：2023-05-07 11:49
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时间：2024-01-21 20:43
大量研究表明GWAS 发现的 SNP 往往能影响附近基因的表达量，并最终造成复杂性状差异。转录组与 GWAS 联合分析，不仅可以相互验证结果，还可以从因果层次缩小定位基因数量，锁定关键基因，实现从 SNP 到基因表达再到复杂性状的精准定位。接下来，就跟随我一起从以下几篇案例来了解下 GWAS 和转录组联合分析吧~
该研究对248个个体进行高深度的全基因组重测序，同时还收集了四种羊（短瘦尾、短脂尾、长脂尾和肥臀）12个个体的绵羊尾部脂肪组织进行 RNA-Seq 分析。通过全基因组选择分析和全基因组关联分析（GWAS），利用单核苷酸多态性（SNP）和拷贝数变异（CNV）分子标记，挖掘出 PDGFD 这个被共同选择的基因，进一步解析基因结构，发现该基因启动子区域的基因型分布，以及位于该基因的一个非同义突变位点（半胱氨酸/酪氨酸）的等位基因频率在肥尾/肥臀羊和瘦尾羊中差异显著。通过后续的转录组分析以及 RT-PCR、qPCR 和 western blot 实验验证发现该基因在瘦尾羊中的表达显著高于肥尾羊。通过探索脂肪生成通路，发现 PDGFD 基因表达的蛋白通过形成二聚体来激活 PDGFRβ 通路，而该通路在脂肪扩增的过程中起着抑制作用，也进一步证实了 PDGFD 基因在尾脂形成中起着负*作用。
该研究收集505份甘蓝型油菜进行重测序分析，获得10,620,048个变异位点。结合种子含油量（SOC）性状进行 GWAS 分析，鉴定得到27个与含油量显著相关的 QTL 位点。同时该研究还选取部分材料，对两个发育阶段（20DAF，309份材料；40DAF，274份材料）的种子进行转录组测序，并鉴定了基因表达与 SOC 之间的关联性，分别在20DAF和40DAF材料中检测到605个和148个与 SOC 显著相关的候选基因。
由于作物的 LD 区间较大以及人工选择等因素的影响，根据 GWAS 分析结果，从 QTL 区间中定位致病基因往往比较困难。该研究基于多组学数据，整合 GWAS、TWAS 分析结果，对甘蓝型油菜 SOC 相关 QTL 区间的候选基因进行优先排序，在 qOC.A05.3 和 qOC.C05.3 区间发现了相同的致病基因 BnPMT6 。实验验证表明 BnPMT6 负*油菜含油量，与预测结果一致，基因表达分析暗示 BnPMT6 可能受到 LEC1 和 FUS3 两个油脂合成关键转录因子的*。
本研究通过对251份陆地棉材料进行 GWAS 分析，鉴定到28个与异源四倍体棉中纤维质量相关的遗传位点。为进一步解析这些位点*纤维品质的机制，对这251份材料15DPA的纤维进行了转录组分析，鉴定得到了15,330个 eQTL 位点。利用近端 eQTL 和 GWAS 数据进行 TWAS 分析，优化得到13个可能的纤维品质因果基因。远端的 eQTL 分析发现棉花亚基因组之间存在特异的遗传*模式，其中 Hot216 位点*962个基因的表达。进一步分析发现，Hot216 位点的主要功能是*与细胞壁合成相关基因的表达，从而介导纤维从快速伸长期到次生壁合成之间的转换，最终影响纤维长度。
该研究对305个籼稻品种进行重测序分析，共获得2,419,731个高质量 SNPs。与 GI 性状进行 GWAS 分析发现，在5号染色体的 LOC_Os05g03600 基因座的外显子2上有一个 T->C 的同义突变位点，该位点与中高 GI 表型变异显著相关。在6号染色体上发现一个~230kb的区域（GI6.1），包含26个重要的基因（包括 GBSSI 、水解酶基因、信号转导基因、染色质修饰基因），连锁不平衡分析确定了19个连接块，该区域的变异占总的 GI 相关变异的88.7%。结合 TWAS 分析，鉴定了 GI6.1 区域内的顺式*元件，并将关联候选基因缩小至13个。
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