Q1. 什么是 BSA(Bulked Segregant Analysis)?
BSA(混合分离群体分析)是一种基于群体分组测序的遗传定位方法。通过将表型极端个体(如抗性 vs 敏感、早花 vs 晚花)分别混合建库测序,再结合群体遗传学分析,可快速定位与目标性状显著关联的基因组区域。
Q2. BSA 与传统连锁分析或GWAS有什么区别?
与GWAS需要大样本群体不同,BSA仅需少量极端个体即可完成分析,成本更低、速度更快。与传统连锁分析相比,BSA依托高通量测序可实现更高的标记密度与分辨率,非常适合单基因或主效基因控制的性状定位。
Q3. BSA 通常需要多少样本?
每个极端池建议20–50个个体,以确保群体代表性和测序统计可靠性。对于自交系或双亲明确的杂交群体,样本数量可适当减少;而天然群体或异源群体则建议增加样本量。
Q4. BSA 适用于哪些性状?
最适用于由单个或少数主效基因控制的离散性状,如抗病性、颜色、开花期、雄性不育等。若性状受多基因或环境强烈影响,可结合QTL定位或全基因组关联分析(GWAS)进一步验证。
Q5. BSA 定位结果能否直接找到控制基因?
BSA 可缩小候选区间,但通常需要进一步的精细定位、转录组分析或功能验证实验(如qPCR、CRISPR敲除)来确认真正的功能基因。
案例分享
BSA精细定位控制桃花色和果色花青素缺乏的关键基因(Plant J,IF=6.2)
文章题目:
Two loss-of-function alleles of the glutathione S-transferase(GST)gene cause anthocyanin deficiency in flower and fruit skin of peach (Prunus persica)
研究亮点:
1. 采用BSA结合全基因组测序,对白花性状的遗传位点进行精细定位,锁定候选基因区域。
2. 解析Pp3G013600基因的功能变异,发现其第3外显子中的插入/缺失突变导致蛋白提前终止,影响花色形成。
3. 基于128份桃种质资源的遗传分析,验证Pp3G013600基因的突变与白花性状的完全关联性
4. 通过病毒诱导基因沉默(VIGS)技术功能验证Pp3G013600基因在桃花色及果皮色形成中的作用,为桃育种提供关键基因标记.
主要研究结果:
花色和果色是重要的农艺性状,目前尚无直接的遗传证据表明谷胱甘肽S-转移酶(GST)基因与桃(Prunuspersica)的白花性状相关。该研究的遗传分析表明,白花性状由单基因控制,相对于非白花等位基因呈隐性遗传,并与非白花类型表现出多效性。通过BSA结合全基因组测序,将该性状的遗传位点初步定位于第3号染色体的0.421951-3.227115 Mb区域,并利用回交群体(BC1)进一步精细定位至0-1.178149 Mb。
最终,利用151株F2个体和75株BC1自交(BC1 S1)个体,将该位点精细定位至535.974-552.027 kb区间。候选基因Pp3G013600位于该区间内,该基因编码已知参与花色素苷转运的GST。基因组序列分析发现,白花类型的Pp3G013600基因在第3外显子中存在2 bp插入或5 bp缺失突变,导致提前终止密码子生成,使蛋白长度从215个氨基酸缩短至167或175个氨基酸,推测其功能缺失。
基于这些突变开发的分子标记在128份桃种质资源中验证了白花性状与Pp3G013600基因功能缺失的完全关联性。此外,通过病毒诱导基因沉默(VIGS)技术沉默Pp3G013600,发现桃果实中的花色素苷积累减少,进一步验证了该基因在桃花色及果皮色形成中的功能。本研究成果可为桃育种提供重要的基因标记,助力培育白花及浅色果皮品种。


参考文献
Lu Z, et al. Two loss-of-function alleles of the glutathione S-transferase (GsT) gene cause anthocyanin deficiency in flowerand fruit skin of peach (Prunus persica). Plant J. 2021.