采用期望最大化算法的半滑舌鳎性逆转性状高效遗传解析

作     者：宋禹昕 常中宇 高进 赵云峰 杨润清 蒋丽 SONG Yu-xin;CHANG Zhong-yu;GAO Jing;ZHAO Yun-feng;YANG Run-qing;JIANG Li

作者机构：南京农业大学无锡渔业学院江苏无锡214081 中国水产科学研究院生物技术研究中心北京100141 上海海洋大学水产科学国家级实验教学示范中心上海201306 海南省海洋与渔业科学院海南海口571126 中国水产科学研究院农业农村部水生动物基因组学重点实验室北京市渔业生物技术重点实验室北京100141 

出 版 物：《山东农业大学学报（自然科学版）》 (Journal of Shandong Agricultural University：Natural Science Edition)

年 卷 期：2024年第55卷第4期

页      面：531-539页

学科分类：0908[农学-水产] 09[农学] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(32372848) 中国水产科学研究院水产生物遗传大数据研究与应用创新团队项目(2023TD26) 

主　　题：全基因组关联分析 半滑舌鳎 性逆转 主成分 期望最大化算法 广义线性模型 

摘      要：为了解析半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)性逆转性状的分子遗传作用机制,定位筛选可用于性控育种的分子标记或侯选基因,本研究提出了一种期望最大化算法(Expectation-Maximization algorithm,EM),并基于该算法开展了半滑舌鳎性逆转性状的全基因组关联分析。EM算法直接使用阈模型中隐含连续正态分布表型的期望作为因变量,用迭代最小二乘代替logit回归法的迭代重加权最小二乘,它具有比logit回归法更直观、更易于编程的优点。本研究采用显著主成分控制群体分层后,使用EM算法与logit回归对对半滑舌鳎数据进行GWAS(Genome-wide Association Study,GWAS)分析。结果显示,EM算法结果无明显的假阳性或假阴性,比logit回归法的检测效力更高。基于EM算法的全基因组关联分析共定位到13个与性逆转性状显著关联的QTN(quantitative trait nucleotide,QTN),其中3个QTN位于W染色体上,10个QTN位于Z染色体上。经过基因注释发现,上述定位获得的QTN位于LOC103396896、MALT1、ADGRD2、FBXl17、DMXl1、SMARCA2、DMRT1、LOC103397760、NEUR13和PDLIM5a基因区段内。当进行检索时发现,这些基因参与了其他物种中涉及性别决定或性腺发育等相关过程。本研究提供了一种基于EM算法的具有高检测效力的全基因组关联分析方法,同时也为半滑舌鳎的性逆转遗传机制解析和性控育种提供有效的理论指导。