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Génotypage par séquençage de faible profondeur (GBS) d'une population bovine: stratégies pour maximiser la sélection des génotypes de haute qualité et la précision de l'imputation

Brouard et al. 2017. Génotypage par séquençage de faible profondeur (GBS) d'une population bovine: stratégies pour maximiser la sélection des génotypes de haute qualité et la précision de l'imputation. BMC Genetics 18:32.

Résumé

Contexte Le génotypage par séquençage (GBS) est apparu comme une approche puissante et rentable pour la découverte et le génotypage des polymorphismes à un seul nucléotide. La technique GBS a été largement utilisée pour les plantes où sa faible couverture de séquence n'est pas un inconvénient pour l'appel des génotypes, car les lignées sont presque homozygotes. En revanche, seules quelques études ont utilisé la technique GBS dans les populations animales (avec des taux d'hétérozygotie importants) et beaucoup de ceux qui ont été publiés n'ont pas considéré la qualité des génotypes produits par les pipelines bioinformatiques. Pour améliorer la couverture séquentielle des fragments, un nouveau protocole de préparation de GBS qui comprend des amorces sélectives pendant l'étape d'amplification par PCR a été récemment proposé. Dans cette étude, nous avons comparé ce protocole modifié avec le protocole GBS à deux enzymes conventionnel. Nous avons également décrit diverses procédures pour maximiser la sélection de génotypes de haute qualité et pour augmenter la précision de l'imputation. Résultats Les digestions in silico du génome bovin ont montré que la combinaison de PstI et MspI est plus appropriée pour le séquençage des bibliothèques bovines GBS que l'utilisation de digestions simples avec PstI ou ApeKI. La sortie séquentielle des bibliothèques GBS a généré un total de 123 666 variantes avec l'approche amorce sélective et 272,103 variantes avec l'approche conventionnelle. En validant nos données avec les génotypes obtenus à partir de la spectrométrie de masse et du réseau SNP50 bovin d'Illumina, nous avons constaté que les génotypes produits par la méthode GBS classique étaient concordants avec ceux produits par ces méthodes de génotypage alternatives, alors que la méthode d'amorçage sélectif n'a pas réussi à appeler les hétérozygotes en toute confiance. Nos résultats indiquent qu'une grande précision dans l'appel de génotypes (> 97%) peut être obtenue en utilisant des seuils de faible profondeur de lecture (3 à 5 lectures) à condition que les marqueurs soient simultanément filtrés pour les scores de qualité génotypique. Nous montrons également que des facteurs tels que le taux d'appel minimum et la fréquence de l'allèle mineur influencent positivement la précision de l'imputation des données GBS manquantes. Les précisions les plus élevées (environ 85%) des marqueurs GBS imputés ont été obtenues avec le programme FIMPUTE lorsque les génotypes généraux GBS et SNP50 ont été combinés (80,190 à 100,297 marqueurs) avant imputation. Conclusions Nous avons découvert que le protocole conventionnel GBS à deux enzymes pourrait produire un grand nombre de génotypes de haute qualité à condition que des critères de filtration appropriés soient utilisés. En revanche, l'approche de l'amorçage sélectif a entraîné une proportion importante de génotypes mal appelés et devrait être évitée pour les études de génotypage du bétail. Dans l'ensemble, notre étude démontre que l'ajustement soigneux des différents paramètres de filtrage appliqués aux données GBS est essentiel pour maximiser la sélection des génotypes de haute qualité et pour augmenter la précision de l'imputation des données manquantes. Les stratégies et les résultats présentés ici fournissent un cadre pour maximiser la sortie de la technique GBS dans les populations animales et ont qualifié le dosage PstI / MspI GBS en tant que plate-forme de génotypage à haute densité à faible coût. Les conclusions présentées ici concernant la profondeur de la lecture et le filtrage de la qualité du génotype pourraient bénéficier à de nombreuses applications GBS, notamment des études d'association à l'échelle du génome, où il est nécessaire d'augmenter la densité des marqueurs génotypés dans toute la population cible tout en préservant la qualité des génotypes.

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