文| 夙夜玖歌

编辑| 夙夜玖歌

(资料图)

背景

重组近交系已被广泛用于绘制孟德尔和数量性状。它们为定位复杂的遗传性状提供了惊人的优势，特别是那些具有适度遗传力的特征。每个重组基因组都以一个完整的等基因系的形式被复制，并与环境因素和技术错误可以被抑制到较低的水平。

这提高了遗传力，提高了数量性状位点定位的前景。我们最近使用RI菌株定位了在小鼠中枢神经系统结构中产生变异的qtl。在这种情况下的主要优势是复杂的遗传和表观遗传可以使用互补的分子、发育、结构、药理和行为技术来探索大脑中相互关联的部分之间的相关性。

基因效应也可以在一系列的环境扰动和实验条件下进行测试。RI菌株可用于暴露基因-环境相互作用和基因多效性。这些重要的遗传方面只能使用传统的定位群体，其中每个基因组是独特的探索。

RI菌株的第三个优势是，可以汇集由不同群体使用多种方法产生的基因型，生成高密度连锁图谱。

因此，在RI集中分离的位点通常可以以令人印象深刻的精度进行定位，而无需进行基因分型。在高效和简单的PCR基因分型方法出现之前，这一属性是一个显著的优势。

不幸的是，在过去的时间中，RI基因型数据库积累了许多分型错误。每一个错误都扩大了标记位点之间的距离，降低了连锁关系，不可避免地模糊了基因型和表型之间的关联，使得绘制性状变得困难，无论它们在本质上是孟德尔式的还是定量的。在常见的RI集中，错误重组的积累已经变得非常极端。

实验的第一个目标是为5组广泛使用的RI菌株： AXB、BXA、BXD、BXH和CXB。这些RI集都共享C57BL/6等位基因，它们可以组装成一个由刚刚超过100条线组成的BXN超集。瑟雷德吉尔和同事引入的RI交叉为精确定义RI菌株的重组断点提供了动力。

RIX子代是成对RI菌株之间的等基因f1杂种。原则上，101个定位良好的RI菌株可以用来产生5050个明确的等基因和非近交系RIX基因组类型。

小鼠染色体的RI共识图谱

复杂遗传性状的定位涉及到基因型与表型的菌株分布模式（SDPs）的匹配。因此，一个RI集的效用和成功定位任何可遗传的数量性状或新的孟德尔性状的概率是标记位点的明确定义和正确定位的sdp的数量的函数。

因此将基因分型工作，集中在那些完全分型微卫星标记密度相对较低的间隔，或那些相邻标记之间存在大量重组的间隔上。为每条染色体生成密集图谱的一个目标是利用可用的微卫星引物对来发现和验证尽可能多的重组断点和sdp。理想情况下，在高密度遗传图谱中，标记的数量应该超过sdp的数量，并且集合RI中的所有重组断点将以亚分器官精度定义。

当开始这项工作时，在所有主要的RI集上被分型的常见微卫星标记还不到25个。这一数字已增加到490个普通制造商。这些标记被用来组装C57BL/6等位基因的共识BXN图谱-B，以及4个RI组中不同的非B6亲本等位基因。

490个共享标记集由另外1,089个MIT标记支持，我们或其他组至少在一个RI集中输入了这些标记。在总结的BXN数据库中，任何一对RI集都在500到600个完全基因分型标记之间共享。两个最大的RI集，AXB-BXA和BXD，已经在591个共同标记上进行了分型。复合BXN图谱是基于总共只有不到1600个微卫星制造商和刚刚超过100个RI菌株。

误差校验

为了减少基因分型错误，对许多标记进行重新分型，特别是那些与异常大量重组事件相关的标记。

特别感兴趣的是最小化似乎与两个紧密定位的重组事件相关的基因型的数量——这有时被称为双重组单倍型。这些单倍型似乎是两个独立的交叉事件的结果，其中一个在一个特定的标记附近，另一个在同一标记的末端。

例如，一个短染色体间隔的单倍型-BBBNBBB-与位于N基因型的中心标记侧面的两个重组相关。由于干扰，在f2交叉中，在10 cM内发生两次重组是非常不可能的，因此，双重组经常被用作基因分型错误或错误标记顺序的衡量标准。

在一些品系的几个位点上发现了意外的多态性，并且都被评为未知。AXB13和AXB14中异常产物的聚类与这些菌株来自部分自交系的共同起源相一致。而其他三组菌株）的基因型通常是完全独立的。

已更改的轨迹顺序

BXN共识图谱的位点顺序一般与染色体委员会报告和MIT-Whitehead遗传图谱的顺序一致。已在“大约”中130个例子，在短时间间隔内改变了位点的顺序。例如，D1Mit276和D1Mit231近端染色体1不重组在麻省理工学院F2交叉，但在BXN设置之间有一个重组这些标记BXA11最符合的逆转顺序相对于CCR。

唯一重要的差异是在15号染色体的近端。重新排序15号染色体上大约32个位点，以改进连锁统计数据。没有尝试将BXN数据与许多其他映射面板集成，而且，原始的CCR顺序很可能经常会得到其他大型地图面板或快速改进的物理地图的良好支持。全序列数据将很快解决这些微小的不一致问题。

重新分配的微卫星位点

许多微卫星位点被重新分配到染色体上的位置，而不是根据其原始分配值得出的预期位置。在一个或多个RI集中的定位数据与16个微卫星位点的重新分配到不同的染色体上是一致的。

所有这些重新分配都是临时的，特别是那些LOD分数低于10的。在一些案例中，已经重新分配了由其他研究人员分型的微卫星位点，这些位点现在与新的和牢固的标记相连。所有用于扩增这些物质的引物微卫星被重新合成，以确认它们与迪特里希及其同事最初指定的微卫星是相同的。

应变独立性

一些RI菌株具有共同的单倍型和重组断点。这种RI品系的非独立性将扭曲遗传图谱。为了系统地寻找和消除部分重复的RI株系，我们使用QTL分析程序Qgene 构建了所有菌株的基因型相似性矩阵。说明了这个矩阵的一小部分的CXB集的一个示例。

三组AXB和BXA菌株具有较高的遗传相似性，4个菌株的基因型应被排除在大多数全基因组定位面板之外。从下面列出的三组成员中获得的表型数据通常应该被分解并作为一个单一菌株处理

第1组由BXA8和BXA17组成，其遗传同源性为99.8%。只有两个标记具有多态性，D3Mit392和D6Mit108。D6Mit108的多态性已通过这两株菌株的独立DNA样本进行验证。

BXA17实际上是1996-97年[17]分离的BXA8的直接衍生物。基因型或表型的任何差异都是由于这两个单独维持的品系中新突变的新一代和固定。组2由AXB18、AXB19和AXB20组成。在这三对配对中，有97%到99%的同一性。组3由AXB13和AXB14组成，它们具有92%的同一性。在分析重组频率时，将这三组菌株作为3个单菌株处理。

残余杂合度

理论上，在100个RI菌株的基因组中产生的75000个基因型应该在F55代只检测到一个残留杂合位点，从每个菌株的单个动物中提取DNA样本，因此，这些对残余杂合度的估计低估了总杂合度的约两倍。

RI基因组的结构

在一个由育种同胞产生的RI菌株中，两个连锁标记之间的平均重组频率约为4c/，其中c为每次减数分裂的重组分数。无限密集的RI图平均是传统一代F2图长度的四倍。大部分的扩展是在前几代实现的，遗传图谱的长度大约是F2图谱的三倍。期望基于间隔1cM的位点的图谱将扩展约3.66倍。

类似地，一个基于低密度的地图对于间隔为16cM的标记，将扩大两倍。使用统一分型程序生成的F2和N2图通常累积长度为1300到1400厘米。我们生成的5个常规杂交平均长度为132050cM。

相比之下，完全错误检查的原生BXN图大约长3.6-3.7倍，总计4786厘米。当与CCR共识图进行比较时，扩展平均值约为3.4倍。近端和远端标记的扩增从5号染色体的2.8到12号染色体的3.8。

一般来说，给定相邻标记之间的平均间距为2-3厘米，3.6倍的膨胀估计与霍尔丹-沃丁顿期望很吻合。X染色体的重组频率只有常染色体的一半，因此它的扩张频率只有1.8倍。

材料和方法菌株和DNA

从41株AXB和BXA株中40株、36株BXD株中35株、13株CXB株和12株BXH-100株中获得DNA-共100株。为了清晰，我们从RI菌株名称中去掉了连字符和亚株名称。例如，菌株BXD-1/Ty被称为BXD1。小鼠神经遗传学信息中心的数据库和网络可访问数据表也使用这个简化的命名法。

将菌株BXHD1、BXHE1和BXHE2与C57BL/6J回交一代，然后开始同胞交配。因此，从C57BL/6J遗传的染色体片段数量明显增加。这些n2衍生的RI菌株从RI基因组结构分析的大部分方面都被删除了。BXD41已经灭绝了好几年，从未完全近交繁殖。虽然我们有这个菌株的DNA，但我们的样本来自F12代雄性。我们在本研究中没有对BXD41进行基因型化。

把收集的RI集BXN集，因为每个菌株包括C57BL/6作为父母的菌株之——常见的亚株C57BL/6J AXB，BXA，BXD BXH，和亚株C57BL/6 CXB。BXN组中的另一个亲本菌株不是b6衍生的：AXB和BXA组中的A/J，DBA。

常见标记

当开始这项工作时，在四个主要RI集的每一个上输入不到25个MIT标记。依靠这些位点来组装共识RI图，另外的986个MIT标记由我们和其他组在至少一组RI菌株中进行了分型。

BXN基因型数据库包含1578个标记。任何一对RI集都有500到600个完全基因型标记。例如，两个最大的RI集--AXB-BXA和BXD -已经在591个常见的微卫星标记上进行了分型。

结论

我们在将C57BL/6作为亲本菌株（AXB、BXA、BXD、BXH和CXB）共享的几个主要RI组中，分别将分型微卫星标记的密度增加了2-5倍。一组共同的490个标记在100多株RI菌株中进行了基因分型。

在一个或多个RI集中生成了大约1100个额外微卫星的基因型，并收集并检查了错误。整合了整合约1600个微卫星位点的基因型的共识RI图谱。单个菌株的基因组通常包含45-55个重组断点。收集到的RI集--称为BXN集--包含大约5,000个断点。重组的分布近似于泊松分布，断点之间的距离平均约为0.5厘米（cM）。大多数断点的位置的定义精度为< 2 cM。基因型仅在少量的区间内偏离哈代-温伯格平衡。

从RI菌株得到的一致图几乎完全符合理论预期，并且接近霍尔丹-沃丁顿方程预测的长度（标记之间的2-3 cM间隔为x3.6）。不同染色体之间的非共连关联引入了数量性状位点（QTL）数据集中可预测的扭曲，可以使用双位点相关矩阵进行部分校正。

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