圖解線(xiàn)粒體基因的遺傳多樣性分析

遺傳多樣性又稱(chēng)基因多樣性，是生物多樣性的核心組成部分，也是物種多樣性和生態(tài)多樣性的基礎(chǔ)。線(xiàn)粒體DNA (mitochondrial DNA, mtDNA) 為母系遺傳(即細(xì)胞質(zhì)遺傳)，具有基因組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且不發(fā)生重組現(xiàn)象，突變固定后形成的多態(tài)性位點(diǎn)既能反映出群體遺傳特征，用于分析種群分化和種屬關(guān)系等。

01
服務(wù)流程

02
分析內(nèi)容

序列多態(tài)性分析

群體遺傳多樣性

群體單倍型分析

遺傳分化和基因流

Tajima's D和Fu's FS中性檢測(cè)

03
分析方法

（方法較多，此處僅供參考）

• BioEdit和clustalx軟件對(duì)Sanger測(cè)序結(jié)果進(jìn)行分析整理；

• MEGA 4.0軟件統(tǒng)計(jì)序列的堿基組成與含量、堿基信息位點(diǎn)數(shù)量，計(jì)算遺傳距離，并構(gòu)建基于K2-P的鄰接(NJ)系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)；

• DNAsp 5.10軟件制作核苷酸岐點(diǎn)分布圖，統(tǒng)計(jì)變異位點(diǎn)位置，單倍型分布等；

• Arlequin 3.1軟件精確計(jì)算Fst值，Tajima's D 和Fu's FS中性檢驗(yàn)，以及進(jìn)行AMOVA分析等；

• PopART 1.7 軟件進(jìn)行單倍型中介連接網(wǎng)絡(luò)( median-joining) 分析。

04
分析案例

（以COI基因檢測(cè)3個(gè)群體為例）

 

序列堿基組成：分析不同群體中基因序列的堿基組成差異。

分析結(jié)論：A+T含量(70.5%)明顯高于C+G含量(29.5% )，堿基組成具有明顯的偏向性。

表1.COI基因片段的序列組成

群體遺傳多樣性：通過(guò)對(duì)不同群體的基因序列突變類(lèi)型進(jìn)行分析，計(jì)算出群體間單倍型多樣性及核苷酸多樣性。

分析結(jié)論：共定義了33個(gè)單倍型，單倍型多樣性平均為0.990，核苷酸多樣性平均為0.10851。群體間遺傳多樣性大小差異不大。

表2.COI基因的遺傳多樣性指數(shù)

 

群體單倍型分析：在單倍型分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，主要體現(xiàn)單倍型在各個(gè)群體的分布情況，各個(gè)單倍型間的進(jìn)化關(guān)系，各個(gè)群體間的關(guān)系。

分析結(jié)論：3個(gè)群體的COI基因序列明顯聚為2個(gè)聚類(lèi)簇，這3個(gè)群體間存在著一定的基因交流，并且POP1與POP2、POP3之間存在明顯的遺傳分化，POP2和POP3之間的遺傳分化較小。

圖1.基于COI基因序列的構(gòu)建單倍型網(wǎng)絡(luò)中介圖

 

NJ系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)：基于遺傳距離對(duì)各個(gè)樣品進(jìn)行聚類(lèi)分析。

分析結(jié)論：這說(shuō)明3個(gè)群體間存在著一定的基因交流，并且3個(gè)群體之間存在明顯的遺傳分化，POP2和POP3之間的遺傳分化較小。與單倍型網(wǎng)絡(luò)中介圖相符。

圖2.基于COI基因序列構(gòu)建的NJ發(fā)育樹(shù)

 

遺傳分化系數(shù)、基因流、分析方差分析：主要是看群體間基因流動(dòng)情況，以及遺傳變異的主要來(lái)源。

分析結(jié)論：從群體間的遺傳分化結(jié)果顯示POP3與POP2、POP1間的基因交流頻繁。AMOVA的分析結(jié)果顯示，群體的遺傳變異主要來(lái)來(lái)自于群體內(nèi)。

表3.基于COI基因的群體間Fst (對(duì)角線(xiàn)下)和Nm值(對(duì)角線(xiàn)上)

表4.種群AMOVA分析

 

Tajima's D和Fu's FS中性檢測(cè)：判斷種群在進(jìn)化歷史上是否發(fā)生過(guò)種群擴(kuò)張。

分析結(jié)論：POP3和POP2個(gè)群體Tajima'sD為負(fù)值，而Fu's中性檢測(cè)值不為負(fù)值，POP1群體Tajima'sD和Fu's中性檢測(cè)值都不為負(fù)值，說(shuō)明這3個(gè)地理群體可能都沒(méi)有經(jīng)歷快速種群擴(kuò)張。

表5.3個(gè)群體的Tajima'sD和Fu'sFS中性檢測(cè)值

 

以上來(lái)自擎科項(xiàng)目分析模板，無(wú)實(shí)際研究意義。

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