前面介绍了蛋白受体文件的预处理,这里处理小分子就简单多了。 同样的,打开小分子文件。我前面准备了2个格式的文件,选择其中一个,这里我选择了mol2格式的。 ? ? 前面提到在选择一个分子作为配体或受体之前,必须把所有的氢都加到这个分子上。 接下来,将分子选为配体。 ? 输出PDBQT格式的配体文件。接下来检测一下扭转键和中心。 ? 导出为PDBQT ? 就是下图中的弹出框,比如融合了5个非极性氢。 ? 但是,有时候,我们不手动添加电荷,按照上面的操作,有的小分子也会报错,怎么解决? 为了使计算正确进行,在此步骤之前,分子必须已经添加了氢原子,包括极性的和非极性的。】
Crop Science, 2010, 50(5):1681. 2. 关键词 DH: 双单倍体 GCA: 一般配合力 SCA:特殊配合力 GEBV: 基因组估计育种值 GS: 基因组选择 GS-BP: 基因组选择育种流程 LD: 连锁不平衡 MAS: 分子标记辅助选择 MAS-BP : 分子标记辅助选择育种流程 TBV: 真实育种值 YPU: 小区产量 3. 第三年: 对于DH2自交, 同时用5个测验种测交, 杂交种在8个环境小种植, 选择10个DH2, 同时测试其与其他以有自交系的特殊配合力. 使用GS-BP 第二年: 根据GS综合育种值, 从6600个DH0系中, 选择10个DH0, 这10个系作为优良自交系进行高级试验和测试. 相当于MAS用时3年, 而GS用时1年. 5.
2023年9月7日,中国科学院分子植物科学卓越创新中心韩斌团队在Nature Genetics在线发表了题为Structure and function of rice hybrid genomes 、 2023年9月7日,中国科学院分子植物科学卓越创新中心韩斌团队在Nature Genetics在线发表了题为Structure and function of rice hybrid genomes 基于这些材料的基因型和表型数据,该研究从时间维度上评价了过去半个世纪的杂交育种成就,鉴定改良育种的分子印迹,量化改良育种关键位点的显性度和表型贡献率,总结育种遗传规律,深入解析亚种间杂种优势遗传基础,并构建了基因组选择模型 本研究利用复合区间作图法和8套籼粳杂交稻来源的5,342份F2个体,定位与单株产量、每穗粒数、单株实粒数、千粒重和结实率相关的位点(这些性状在杂交稻品种中表现出普遍的杂种优势),并量化这些位点的显性度和表型变异贡献率 中国科学院分子植物科学卓越创新中心韩斌院士和中国水稻研究所杨仕华研究员为论文共同通讯作者,中国科学院分子植物科学卓越创新中心博士后顾周琳、中国水稻研究所龚俊义副研究员、中国科学院分子植物科学卓越创新中心博士研究生朱舟和李真为论文共同第一作者
第一种多性状选择: 分别计算出单性状的育种值,然后根据权重进行选择。这种方法有一定效果,但是模型中没有考虑到性状间的协方差,误差较大。 第二种多性状选择: 在计算时,用多性状模型,直接得到性状的育种值,然后再根据权重进行计算综合育种值进行选择。准确性高。 肯定推荐第二种多性状模型,因为准确性高,一步到位。 1. 遗传相关的原因 遗传相关的分子原因,可以分为两类: 第一大类是基因的一因多效和基因间的连锁造成的性状间的遗传相关。 > str(dat) 'data.frame': 1084 obs. of 6 variables: $ ANIMAL: Factor w/ 1084 levels "1","2","3","5" 1290 1.28 1.12 6 1288 0.450 1.08 5.
$ wc -l re2.map 41013 re2.map 计算思路: 1,对数据进行清洗,将其转化为0,1,2的形式 2,计算G矩阵 3,计算PCA的特征向量和特征值 4,根据特征值计算解释百分比 5,
加性,显性,上位性的遗传分析 基因与环境互作 基因与年份互作 性状的遗传相关,表型相关分析 空间分析 结合系谱的分析 结合分子标记或基因组数据的分析 3. 5. 空间分析 主要是残差结构的定义。 6. 增广试验描述 增广实验、间比法,都是不平衡试验,只能用LMM模型才能分析。 7. 评价增广试验和重复试验的分析方法 8. 52 分子矩阵缺失数据怎么处理? 53 A矩阵怎么和G矩阵结合? 一步法! 54 G矩阵中不正定怎么办? 55 GS面临的哪些挑战? 多倍体如何构建G矩阵? 如何将QTL和GS结合 分子数据如何整合 大型矩阵如何处理 56 结论 混合线性模型(LMM),分析RCBD,增广,空间分析,系谱数据,基因组数据,很有帮助,很好很强大。 LMM提高育种数据的分析效率 分子数据应用范围广泛(动物,植物,人类等等) 现在软件可以非常灵活的,快速的,准确的计算和评估这些数据 57 ASreml???
分子对接—蛋白分子和小分子配体记录下蛋白分子和小分子配体之间的分子对接,以HSP90AA1蛋白和川陈皮素为例1 蛋白结构下载Uniprot数据库中检索HSP90AA1蛋白(物种:人类)。 Vina对上述文件进行分子对接。 lig.pdbqtcenter_x =5.064center_y = 21.194center_z = 6.276size_x = 126size_y = 92 size_z = 116energy_range = 5num_modes 数值越低,结合越稳定,一般小于-5或-8认为对接良好。由对接结果可以看出,Mode 1的Affinity = -7.8 kcal/mol,是能量最低的模式,代表此种模式下配体和蛋白的结合最稳定。 sup/1.pngsup/2.pngsup/3.png#综合展示sup/综合.pdf5 作用力对接结果中发现蛋白(HSP90AA1)和配体川陈皮素(Nobiletin)之间存在一个氢键,距离为 2.4
「育种值的准确性是什么呢?为何要计算育种值的准确性呢?」育种值的准确性的大小可以反应育种值计算的准确性如何,如果准确性高,就说明计算育种值时依赖的信息多(比如亲子关系、同胞关系等),结果就可靠。 ❝育种值也可以计算可靠性,它是准确性的平方 ❞ 另外,对于不同性状或者不同试验的BLUP值的准确性进行比较时,因为方差组分、标准误、BLUP值都不一样,没有一个标准,可以用准确性(accuracy)这个指标进行比较 《数量遗传与动物育种》. 东南大学出版社, 2004,P200,第四节:单性状BLUP育种值估计 ❞ dat = data.frame(id=c(4,5,6),sire = c(1,3,3),dam=c(2,2,4),y=c(200,170,180
加性,显性,上位性的遗传分析 基因与环境互作 基因与年份互作 性状的遗传相关,表型相关分析 空间分析 结合系谱的分析 结合分子标记或基因组数据的分析 ? 3. 大纲 ? 4. 5. 空间分析 主要是残差结构的定义。 ? ? 6. 增广试验描述 ? 7. 评价增广试验和重复试验的分析方法 ? 8. 模拟数据和分析方法 ? 9. 三种分析方法 ? 10. 草莓中实施GS的目标 草莓中不同性状如何选择GS模型 使用交叉验证检验预测效果 将GS流程整合到育种流程中 评估GS的效果 ? 30. 草莓常规育种流程 ? 31. 草莓基因型数据清洗 ? 32. LMM提高育种数据的分析效率 分子数据应用范围广泛(动物,植物,人类等等) 现在软件可以非常灵活的,快速的,准确的计算和评估这些数据 ? 57 ASreml??? ? 58 致谢 ? 多性状分析,遗传相关 机器学习基因组选择 阈值性状(分类性状) 综合育种值(选择指数)
我国科学家在传统作物杂交育种和新分子育种提高作物产量方面作出巨大贡献,但依然迫切需要新技术应对未来的粮食挑战、森林草原修复和提供足够的植物原材料等问题。 北京大学化学与分子工程学院贾桂芳研究员课题组致力于研究RNA甲基化修饰N6-甲基腺嘌呤(m6A)调控植物生长发育及刺激响应的分子机制,绘制了植物拟南芥和玉米的m6A全转录图谱(Nature Communications 深入研究其分子机理发现,FTO介导的m6A去甲基化可以促进染色质的开放,激活转录,尤其是表型相关基因的转录。 该研究开发了一种革新的、具有普适性的表观遗传编辑育种技术,用于培育高产高生物量的优良品种,实现粮食增产。 https://pkunews.pku.edu.cn/jxky/0bc1aaf5ec134bbe8073c558015467d0.htm https://www.sohu.com/a/461152861
动物育种中,由于动物基因型不一样,一般用同一个家系在不同的环境中养殖,虽然进行不一样,但是个体间有亲缘关系,也可以计算基因与环境互作(或者叫做环境遗传相关)。 育种中,数据分析的不同模型,都是为育种服务的,通过模型了解应用场景,然后会更深刻的了解育种的选择。 1. 5. 动物中的基因与环境互作 「特点:」 动物同一基因型(不考虑双胞胎或者克隆体)只能在一个环境中,要想计算基因与环境互作,需要利用半同胞、全同胞或者系谱的关系,放到动物模型的框架下进行分析。 header=T,sep=",") > head(ped) ID Sire Dam 1 1 0 0 2 2 0 0 3 3 0 0 4 4 0 0 5 5 0 0 6 6 0 0 > dat = asreml.read.table("phe.csv",sep=",",header=T) > head(dat) ID Sire
⋯..M、 乘以重量w, (类似GS中的间接法,比如rrBLUP、Bayes系列方法,根据SNP效应值进行累加得到育种值) 3,分子标记辅助选择(MAS) 利用与目标性状紧密连锁的分子标记 (如 SNP 分子标记来源于主效QTL或者GWAS得到的大效应位点或者已知基因的信息,特点是效应比较大或者是质量性状(孟德尔性状)。 通过标记,将多个优良基因聚合,在种质早期进行筛选,这种分子育种方法在动植物育种中被广泛使用。 PGS在做分析时,使用summary result结果,就是GWAS的分析结果,包括effect和pvalue,利用大样本(5万~10万)或者超大样本(10万~100万)对某个性状挖掘的GWAS数据,包括很多稀有变异的结果 总结: 1,之前有个误区,分子标记辅助只对主效基因有帮助,科研文章中定位的很多基因和位点应用价值有限,真正有应用价值的是对应的主效基因,可以做回交育种、可以做转基因、可以做基因编辑。
这篇文章, 非常具有代表性, 可以为林木和作物的数据分析提供思路, 不一定非要有系谱才可以计算育种值和遗传相关, 混合线性模型代替一般线性模型进行育种值的筛选, 是大势所趋, 必须推而广之. 1. 混合线性模型的使用范围 群体规模大(数据量大) 群体结构复杂(遗传组, 系谱资料, 分子标记, 基因组等等) 观测数据不平衡 在作物, 林木, 水产, 动物育种中应用广泛 4. 试验设计及数据 随机区组设计, 5次重复, 每个小区有5株, 共有25个全同胞家系. ? 5. 育种值计算 如果给与这四个性状不同的权重, 比如株高0.3, 胸径0.3, 红心长0.2, 红心率0.2, 就可以计算综合育种值 ? ? 10. 讨论 实际林木育种工作中育种者获得的一般是大量的非平衡数据, 这些数据大多不能利用传统方法进行经典数量遗传的分析.
5月5日,江西省农科院水稻国家工程研究中心(南昌)超级稻育种研究团队曹志斌副研究员以第一作者身份在国际植物学知名期刊《Plant Biotechnology Journal》(即时影响因子12.05,生物学一区 该研究克隆了水稻重要功能基因HTH5,发现HTH5可正向调控水稻对高温的耐受性,并解析了其调控的分子机制。该成果为水稻耐高温育种的分子改良提供了基因储备和材料基础。 qHTH5精细定位在26.5 Kb区间内,结合核苷酸序列分析和表达分析确定HTH5为候选基因。 进一步通过互补测验转基因试验证明HTH5正向调控水稻抽穗扬花期耐热性。超量表达HTH5能够显著提高水稻扬花期高温胁迫下的结实率,抑制表达HTH5能够显著降低水稻扬花期高温胁迫下的结实率。 因此,HTH5基因的克隆为水稻耐高温理论研究积累了经验和数据,也为水稻耐高温育种提供了重要的基因资源。
然而,在过去几十年中使用的更加传统的植物育种方法展现了关于基因修改在未来几十年内可能实现的作物产量的完全不同的画面。育种家和数量遗传学家认为,在单个世代中,作物产量真正的突破意味着产量增加约1-5%。 审稿人更可能是分子生物学家或遗传学家,他们更多地关注论文的主要贡献,通常是由基因改良引起的分子生物学变化。 如果植物育种者已经与某个基因打交道了几十年,那么它极不可能突然带来重大的产量增益。 未来之路 在商业植物育种计划中,研究人员使用明确的测试阶段可靠地将发现转化为产品。 与药物开发中使用的一致标准以及临床试验和分子检测报告中使用的标准一样,植物科学家应制定标准,以定义每个阶段的最低产量测试标准。 当评估基因修饰对产量的影响时,分子生物学家、植物育种者、农学家和数量遗传学家之间的更多合作肯定会有所帮助。
5月13日,腾讯公司和仲恺农业工程学院在腾讯滨海大厦签署战略合作协议,双方将在智慧校园建设、共建仲恺大数据平台及应用、探索创新人才培养新模式、产学研创新合作四大领域展开深度合作,借助腾讯公司旗下腾讯微校的数字校园整体解决方案 早在2018年5月,仲恺农业工程学院就与腾讯微校展开微信校园卡的初步合作,并将其用在迎新场景上。 程萍指出,在育种领域,目前国内的水平与国外还存在一定的差距,仲恺农业工程学院希望整合资源,打造分子育种平台。 分子育种是指将分子生物学技术应用于育种中,在分子水平上进行育种,与传统育种方式相比,分子育种具有高效定向的优势。 “我们希望把相关资源集合在一起,譬如把各种玉米的性状等资料集中在这个平台上,优化专家育种的效率和质量。”程萍说。 马化腾则表示,腾讯在智慧农业方面也有了一些思考和探索。
5月13日,腾讯公司和仲恺农业工程学院在腾讯滨海大厦签署战略合作协议,双方将在智慧校园建设、共建仲恺大数据平台及应用、探索创新人才培养新模式、产学研创新合作四大领域展开深度合作,借助腾讯公司旗下腾讯微校的数字校园整体解决方案 早在2018年5月,仲恺农业工程学院就与腾讯微校展开微信校园卡的初步合作,并将其用在迎新场景上。 程萍指出,在育种领域,目前国内的水平与国外还存在一定的差距,仲恺农业工程学院希望整合资源,打造分子育种平台。 分子育种是指将分子生物学技术应用于育种中,在分子水平上进行育种,与传统育种方式相比,分子育种具有高效定向的优势。 “我们希望把相关资源集合在一起,譬如把各种玉米的性状等资料集中在这个平台上,优化专家育种的效率和质量。”程萍说。 马化腾则表示,腾讯在智慧农业方面也有了一些思考和探索。
关键词:小麦;分子育种;生信分析; 引言 普通小麦(AABBDD)源于7000-8000年前中东地区四倍体小麦与粗山羊草的自然杂交。约3500-4000年前传入中国,逐渐成为华北主要农作物。 并进行PacBio Iso-seq测序,构建0-5 kb插入文库,在Sequel II上获得超过10 Gb的测序数据。 基因注释过程包括三个主要方面:重复序列注释、基因结构预测和功能注释。 在结果一致性高达99.7%的同时,速度提升5-10倍。能在处理30万个样本的同时进行joint Calling无需合并中间文件,能在CPU的计算系统上部署,无需依靠GPU等特殊硬件支持。 Sentieon 软件团队拥有丰富的软件开发及算法优化工程经验,致力于解决生物数据分析中的速度与准确度瓶颈,为来自于分子诊断、药物研发、临床医疗、人群队列、动植物等多个领域的合作伙伴提供高效精准的软件解决方案 研究为优化育种策略提供了理论依据,有助于提高育种效率。还搭建了系统的基因组研究平台,为小麦分子育种提供重要的技术支持和资源保障。
该项工作追溯现代小麦品种中丢失了的遗传多样性宝库,综合运用基因组学、遗传学、生物信息学和分子生物学,量化并验证了当前小麦育种中未被利用的大量的优异变异,包括发现控制小麦高产且抗倒伏新基因、氮高效利用新基因 发现:通过联合QTL作图、自然群体和NAM群体的全基因关联分析,团队共鉴定出超过8000个遗传效应位点(图5),并在这些遗传效应位点中分析沃氏小麦所携带的有利变异。 图5 | 大规模小麦性状和相关遗传位点发掘,及性状相互之间生理互作关系 六年以来,这些工作的顺利开展也得益于以下几点的努力: 构建开放共赢的国际合作模式:在当前全球化快速发展的背景下,国际合作尤显重要, 厉兵秣马打造小麦全基因组设计育种的利器:构建小麦资源数据库、开发基因组和生物信息新技术、构建分子标记辅助技术平台助力全基因组设计育种。 由于遗传效应的计算得到了系统量化并在田间进行单片段替换导入系的表型效应的检测,研究者有机会验证目标遗传位点的分子功能和育种价值。
通过比较 Wagad 品种与野生品种基因组和转录组层面的差异,阐明了棉花基因组在驯化过程中的变化,这将为棉花育种提供新的见解。 Sentieon软件团队拥有丰富的软件开发及算法优化工程经验,致力于解决生物数据分析中的速度与准确度瓶颈,为来自于分子诊断、药物研发、临床医疗、人群队列、动植物等多个领域的合作伙伴提供高效精准的软件解决方案 文献讨论 驯化是一个重要的进化过程,人类介导的表型变化导致无数(通常是匿名的)相应的分子变化。了解改良表型的分子基础是许多现代育种计划的基本目标,这些计划可能结合使用传统和尖端育种技术来加速作物改良。 野生种质和驯化种质的比较可以提高我们对现代作物表型优势的分子基础的理解,并有助于我们理解如何利用野生种质来改良现代栽培品种(例如通过赋予抗病性)。 该序列补充了现有基因组组装和多样性研究,未了解棉花基因组结构和遗传多样性提供了基础,为二倍体棉花育种提供了额外的视角。