シーケンシングによる遺伝子型判定

遺伝子配列決定の分野において、遺伝子型決定によるシーケンシング（ GBS ）は、ゲノムワイド関連研究（GWAS ）などの遺伝子型決定研究を実行するために一塩基多型（SNP）を発見する方法である。^[1] GBSは制限酵素を使用してゲノムの複雑さを軽減し、複数のDNAサンプルの遺伝子型を決定する。^[2]消化後、PCRを実行して断片プールを増やし、次にGBSライブラリを次世代シーケンシング技術を使用して配列決定し、通常約100bpのシングルエンドリードが得られる。^{[3]これは比較的安価で、}植物育種に使用されている。^{[2] GBSは}制限部位関連DNAシーケンシング（RAD-seq）法に似たアプローチを提示するが、いくつかの重要な点で異なる。^{[4] [5] [6]}

GBS は、SNP の発見とマッピングのための堅牢かつシンプルで手頃な手順です。全体として、このアプローチは、多様性の高い大規模なゲノム種における制限酵素 (RE) によるゲノムの複雑さを軽減し、効率的なハイスループットで高度にマルチプレックス化されたシーケンシングを実現します。適切な RE を使用することで、ゲノムの反復領域を回避し、コピー数の少ない領域をターゲットにすることができるため、遺伝的に多様性の高い種におけるアライメントの問題が軽減されます。この方法は、Elshire ら (2011) によって初めて説明されました。^[1]要約すると、高分子量DNA を抽出し、ゲノムの主要な反復画分を頻繁に切断することによって事前に定義された特定の RE を使用して消化します^{[7] 。ApeKI}は最もよく使用される RE です。次に、バーコード アダプターをスティッキー エンドにライゲーションし、PCR 増幅を実行します。次世代シーケンシング技術を実行して、約 100 bp のシングルエンド リードを生成します。生のシーケンスデータは、通常、 Burrows–Wheelerアライメントツール（BWA）またはBowtie 2を使用してフィルタリングされ、参照ゲノムにアライメントされます。次のステップは、アライメントされたタグからSNPを識別し、発見されたすべてのSNPをさまざまなカバレッジ、深度、および遺伝子型の統計でスコア付けすることです。大規模な種全体のSNP生成が実行されると、新しくシーケンスされたサンプルで既知のSNPをすばやく呼び出すことができます。^[8]

GBS アプローチは、最初に開発されたとき、高解像度トウモロコシマッピング集団 (IBM) からの組み換え近交系 (RIL) と Oregon Wolfe Barley (OWB) マッピング集団からの倍加半数体 (DH) オオムギ系統でテストされ、検証されました。最大 96 個の RE (ApeKI) 消化 DNA サンプルがプールされ、GBS ライブラリ構築中に同時に処理され、Genome Analyzer II (Illumina, Inc.) でチェックされました。全体として、トウモロコシでは 25,185 個の二対立遺伝子タグがマッピングされ、オオムギでは 24,186 個のシーケンス タグがマッピングされました。単一の DH 系統 (OWB003) を使用したオオムギ GBS マーカー検証では、参照マーカーとマッピングされた GBS リードの間で 99% の一致が示されました。オオムギには完全なゲノム配列がありませんが、GBS ではシーケンス タグ マッピングに参照ゲノムは必要なく、参照はサンプリング ジェノタイピングのプロセス中に作成されます。タグは、参照ゲノムがない場合に代替遺伝子解析の優勢マーカーとして扱うこともできます。マルチプレックスGBSスキミング以外にも、欠落しているSNPの補完によりGBSコストをさらに削減できる可能性があります。GBSは、ゲノム構造に関する事前の知識がなくても、あらゆる種のゲノムをマイニングできる、汎用性と費用対効果に優れた手順です。^[1]

• 制限部位関連DNAマーカー