同时合并基因分型的方法技术

提供的是从合并样品确定子代植物基因型的方法。所述方法包括在两个或更多个子代植物中对标记等位基因进行基因分型，每个子代植物来源于具有已知的基因型的亲本的不同亲本杂交。所述方法利用计算机模拟反卷积实施隐马尔科夫建模，以从所述合并样品产生的遗传信号确定至少一个子代植物中的一个或多个标记基因座的每个可能基因型的概率。本发明专利技术方法提供在子代植物基因分型方面增加的效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】同时合并基因分型的方法
此公开涉及基因分型的方法。特别地，此公开涉及使来自于不同亲本植物对杂交的植物子代进行同时合并基因分型的方法。
技术介绍
用于优化农艺性状的作物遗传学操作已经导致种子产业的革命。然而，多达98％的这些农艺性状是数量性状，使得它们受两个或更多个基因控制并且在各个表型之间具有可测量的可变性。为了理解和控制这些基因的遗传和由此产生的表型，本领域的科学家传统上利用如数量性状基因座(QTL)分析的方法。作为QTL分析的结果，科学家们鉴定了与控制目的性状的基因非常接近的染色体区域。这些染色体区域可以是靶基因本身或可以是遗传标记，如限制性片段长度多态性(RFLP)、扩增片段长度多态性(AFLP)、随机扩增多态性DNA(RAPD)、可变数目串联重复(VNTR)、微卫星多态性、单核苷酸多态性(SNP)、和短串联重复(STR)。因为标记与基因非常接近，所以它们往往与基因一起遗传(称为遗传连锁的现象)。因此，标记可用于追踪目的基因的遗传。用于鉴定各种目的基因或与这些基因相关的标记的位置和作用的过程和统计学方法称为QTL定位。分子遗传技术的最新进展已经制得可用的密集的遗传标记图谱，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于两个或更多个子代植物的同时合并基因分型的方法，每个子代植物来源于不同亲本植物对的杂交，所述方法包括：(a)收集：(i)与一个或多个标记基因座有关的遗传图谱距离信息；(ii)第一亲本杂交的每个亲本植物的一个或多个标记基因座的等位基因的基因型信息，其中所述第一亲本杂交产生第一子代植物；(iii)第二亲本杂交的每个亲本植物的一个或多个标记基因座的等位基因的基因型信息，其中所述第二亲本杂交产生第二子代植物；和(iv)与由所述第一亲本杂交产生的所述第一子代和由所述第二亲本杂交产生的所述第二子代有关的谱系信息；其中，所述遗传图谱距离信息来自与所述亲本植物的植物物种相同的植物物种；(b)提供合并...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.12 US 62/3353461.一种用于两个或更多个子代植物的同时合并基因分型的方法，每个子代植物来源于不同亲本植物对的杂交，所述方法包括：(a)收集：(i)与一个或多个标记基因座有关的遗传图谱距离信息；(ii)第一亲本杂交的每个亲本植物的一个或多个标记基因座的等位基因的基因型信息，其中所述第一亲本杂交产生第一子代植物；(iii)第二亲本杂交的每个亲本植物的一个或多个标记基因座的等位基因的基因型信息，其中所述第二亲本杂交产生第二子代植物；和(iv)与由所述第一亲本杂交产生的所述第一子代和由所述第二亲本杂交产生的所述第二子代有关的谱系信息；其中，所述遗传图谱距离信息来自与所述亲本植物的植物物种相同的植物物种；(b)提供合并DNA样品，其包含：(i)合并基因组DNA样品，其包含从所述第一子代植物分离的第一基因组脱氧核糖核苷酸(DNA)样品和从所述第二子代植物分离的第二基因组DNA样品；(ii)从合并组织样品分离的基因组DNA样品，所述合并组织样品包含来自所述第一子代植物的第一组织样品和来自所述第二子代植物的第二组织样品；或者(iii)从所述第一子代植物与所述第二子代植物杂交产生的后代分离的基因组DNA样品；(c)在所述合并DNA样品中检测来自步骤(a)的每个标记基因座的至少一个等位基因；和(d)针对在步骤(c)中检测的至少一个标记基因座对所述合并DNA样品进行基因分型，其中所述基因分型步骤包括：(i)通过基于谱系信息和遗传图谱距离信息计算先前标记基因座处的遗传模式能够导致标记基因座上的遗传模式的概率，为步骤(c)中检测的每个标记基因座建立第一矩阵；(ii)通过基于在步骤(c)中的每个检测的等位基因和谱系信息计算能够通过由来自产生所述子代植物的亲本杂交中的每个亲本植物的遗传的每个排列产生观察到的合并基因组DNA样品的基因型的概率，为步骤(c)中检测的每个标记基因座建立第二矩阵；和(iii)确定至少一个子代植物中的在步骤(c)中检测的至少一个标记基因座的每个可能的基因型的概率。2.如权利要求1所述的方法，其中在步骤(d)(iii)中的所述确定包括隐马尔科夫建模，所述隐马尔科夫建模包括：(A)计算所述标记基因座处的前向概率的向量；(B)计算所述标记基因座处的后向概率的向量；和(C)计算所述标记基因座处的后验祖先遗传概率。3.如权利要求2所述的方法，其中：计算所述标记基因座处的前向概率的向量包括根据以下方程(I)求解前向概率的向量fk：计算所述标记基因座处的后向概率的向量包括根据以下方程(IV)求解后向概率的向量bk：计算所述标记基因座处的后验祖先遗传概率包括根据以下方程(VII)求解后验祖先遗传概率pk：并且其中：(i)k是给定的标记基因座；(ii)[m，]指定观察到的基因型m的第二矩阵的行；(iii)Tk是步骤(c)中检测的每个标记基因座的第一矩阵；以及(iv)Ek是步骤(c)中检测的每个标记基因座的第二矩阵。4.如权利要求2所述的方法，其中：计算所述标记基因座处的前向概率的向量包括根据以下方程(II)求解前向概率的向量fk：计算所述标记基因座处的后向概率的向量包括根据以下方程(V)求解后向概率的向量bk：计算所述标记基因座处的后验祖先遗传概率包括根据以下方程(VII)求解后验祖先遗传概率pk：并且其中：(i)k是给定的标记基因座；(ii)[m，]指定观察到的基因型m的第二矩阵的行；(iii)Tk是步骤(c)中检测的每个标记基因座的第一矩阵；(iv)Ek是步骤(c)中检测的每个标记基因座的第二矩阵；(v)ck是等于以下方程(III)的归一化常数：以及(vi)ak是等于以下方程(VI)的归一化常数：5.如权利要求2所述的方法，其中步骤(d)(iii)中的所述确定包括隐马尔科夫建模，其中计算前向概率的向量、计算后向概率的向量、和计算后验祖先遗传概率以自然对数的标度表示(基数e)。6.如权利要求1所述的方法，其中：步骤(a)进一步包括收集：(i)第三亲本杂交中的每个亲本植物的一个或多个标记基因座的等位基因的基因型信息，其中所述第三亲本杂交产生第三子代植物；和(ii)与由所述第三亲本杂交产生的所述第三子代有关的谱系信息；以及其中步骤(b)中的合并DNA样品进一步包含：(i)合并基因组DNA样品，其进一步包含从所述第三子代植物分离的第三基因组DNA样品；或者(ii)从合并组织样品分离的基因组DNA样品，所述合并组织样品进一步包含来自所述第三子代植物的第三组织样品。7.如权利要求6所述的方法，其中：步骤(a)进一步包括收集：(i)第四亲本杂交中的每个亲本植物的一个或多个标记基因座的等位基因的基因型信息，其中所述第四亲本杂交产生第四子代植物；和(ii)与由所述第四亲本杂交产生的所述第四子代有关的谱系信息；并且其中步骤(b)中的合并DNA样品进一步包含：(i)合并基因组DNA样品，其进一步包含从所述第四子代植物分离的第四基因组DNA样品；或者(ii)从合并组织样品分离的基因组DNA样品，所述合并组织样品进一步包含来自所述第四子代植物的第四组织样品。8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中对所述合并DNA样品进行基因分型进一步包括(iii)确定每个子代植物中在步骤(c)中检测的至少一个标记基因座的最可能基因型。9.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述标记基因座的至少一个在至少一个亲本杂交中是多态的。10.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述亲本杂交的至少一个选自由以下组成的组：F1杂交、回交和随后子代自体受精、三系杂交和随后子代自体受精以及四系杂交和随后子代自体受精。11.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述子代植物的至少一个是单倍体、双单倍体，或者是通过少于一次或者一次或多次子代自体受精衍生的子代植物。12.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中每个子代植物是选自由以下组成的组的植物物种：玉米、小麦、稻、粟、大麦、高粱、黑麦、大豆、苜蓿、低芥酸菜籽、棉花、向日葵、马铃薯和番茄。13.如权利要求12所述的方法，其中所述植物物种是玉米或低芥酸菜籽。14.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中步骤(c)中检测的至少一个标记基因座与一个或多个表型相关。15.如权利要求14所述的方法，其中所述一个或多个表型选自由以下组成的组：产量、叶角、雌雄穗开花间隔、滞绿持续、早期生长速率、总生长速率、生长模式、最大生物量、总生物量、氮利用效率、水分利用效率、母育酚含量、油酸含量、植酸含量、氨基酸组成、油数量或质量、能量利用率、消化率、脂肪酸组成、病原体防御机制、赖氨酸和硫水平、淀粉合成、抗病性、除草剂抗性、雄性不育、植物活力、营养素含量、半纤维素含量、纤维素产量、耐寒性、耐盐性、耐热性、耐旱性、谷物水分含量、茎秆倒伏、根倒伏、根系拉力、定植、出苗、中期抽丝、测试重量、蛋白质含量、淀粉百分比、相对成熟度、株高、种子大小、抽穗期、抗虫性、抗病性、脆断性、茎秆断裂、抗真菌性、种子水分、头部形状、去壳能力、幼苗活力、开始开花日期、成熟日期、种子粉碎性、冬季存活、纤维强度、穗高、植物不结实、种子数量、种子重量、和颜色等级。16.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中步骤(b)进一步包括：(i)从所述子代植物的至少一个中提取基因组DNA样品；(ii)从所述合并组织样品中提取基因组DNA样品；或者(iii)从所述后代中提取基因组DNA样品。17.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中检测所述合并DNA样品包括对所述标记基因座的至少一个进行测序。18.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中检测所述合并DNA样品包括对包含每个等位基因的标记基因座的核酸序列进行扩增，并且检测所得的包含每个标记基因座的扩增的核酸。19.如权利要求18所述的方法，其中所述扩增包含一个或多个核酸引物和一个或多个核酸探针。20.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中收集所述基因型信息包括在至少一个亲本植物中检测每个标记基因座的等位基因。21.如权利要求20所述的方法，其中在所述亲本植物中进行检测包括对所述标记基因座的至少一个进行测序。22.如权利要求20所述的方法，其中在所述亲本植物中进行检测包括对包含每个等位基因的标记基因座的核酸序列进行扩增，并且检测所得的包含每个标记基因座的扩增的核酸。23.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中步骤(a)进一步包含至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、或20个标记基因座。24.如权利要求23所述的方法，其中步骤(a)进一步包含至少100、1,000、或10,000个标记基因座。25.一种用于两个或更多个子代植物的同时合并基因分型的方法，每个子代植物来源于不同亲本植物对的杂交，所述方法包括：(a)收集：(i)与一个或多个标记基因座有关的遗传图谱距离信息；(ii)来自至少两个不同亲本杂交的每个亲本植物的一个或多个标记基因座的等位基因的基因型信息，其中每个亲本杂交产生至少一个子代植物；以及(iii)与每个亲本杂交产生的每个子代有关的谱系信息；其中，所述遗传图谱距离信息来自与所述亲本植物的植物物种相同的植物物种；(b)提供合并DNA样品，其包含：(i)合并基因组DNA样品，其包含从每个子代植物分离的基因组DNA样品；(ii)从合并组织样品分离的基因组DNA样品，所述合并组织样品包含来自每个子代植物的组织样品；或者(iii)从两个子代植物杂交产生的后代分离的基因组DNA样品，每个子代植物通过不同的亲本杂交产生；(c)在所述合并DNA样品中检测来自步骤(a)的每个标记基因座的至少一个等位基因；以及(d)针对在步骤(c)中检测的至少一个标记基因座对所述合并DNA样品进行基因分型，其中所述基因分型步骤包括：(i)通过基于谱系信息和遗传图谱距离信息计算先前标记基因座处的遗传模式能够导致标记基因座上的遗传模式的概率，为步骤(c)中检测的每个标记基因座建立第一矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP格尔克，HR斯诺格伦埃里克森，F特赫诺，
申请(专利权)人：先锋国际良种公司，
类型：发明
国别省市：美国,US