极端混池分析（BSA）

极端混池分析，又叫混合分组分析（bulk segregant analysis， BSA），是指对所研究的表型性状，选择表型差异显著的亲本构建表型分离群体，在分离群体中选择极端表型的一定数量的个体，分别混合构建 DNA池，比较不同表型 DNA 池之间基因突变频率的差异，存在差异的区段即为目的基因或 QTL 所在的染色体候选位置，对锁定到的候选区间内的基因进行功能注释，实现性状决定基因的快速定位。

BSA结合高通量的基因组重测序技术，可以快速、准确识别性状决定基因，还可以显著降低研究成本，已广泛应用于在多种动植物育种研究。

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分析内容

项目案例

Carotenoids  modulate  kernel texture in maize by influencing amyloplast envelope integrity

类胡萝卜素通过影响淀粉体膜的完整性调节玉米籽粒质地

发表期刊：Nature Communications | 影响因子：12.121

研究背景

玉米籽粒质地是一个重要的农艺性状，由胚乳外侧透光的硬质胚乳与胚乳中心不透光的粉质胚乳的比例决定。透光的硬质胚乳可增强籽粒硬度，保护籽粒在收割和运输过程中免受机械损伤；而不透光的粉质胚乳易碎，而且易受病虫害的影响。含有较多硬质胚乳的玉米籽粒的容重较高，浮选指数较低，对玉米相关的食品加工也有很重要的影响。玉米硬/粉胚乳的形成机制一直存在许多假说，但仍然不清楚。已经发现的影响玉米蛋白和淀粉合成的大量突变，为透明胚乳的形成机制提供了较深入的研究和了解。玉米自交系的籽粒质地方面存在大量自然变异，从几乎完全硬质（完全透明）到完全粉质（完全不透明）；然而自然群体中控制硬/粉质胚乳形成的数量性状位点及其代谢产物仍知之甚少。

研究结论

玉米籽粒透明质是一个复杂的表型，本研究为理解透明胚乳如何形成提供了新见解。图5e展示的模型说明了通过类胡萝卜素作用于淀粉体膜干扰籽粒透明表型的可能机制。在含有少量非极性类胡萝卜素的白玉米品种或品系中，当胚乳进入蜡熟期时，在SGs和PBs的协同作用下，淀粉膜发生降解，为透明状胚乳的形成奠定了基础。这些相互作用可被淀粉体膜中非极性类胡萝卜素的增加所破坏，这些非极性类胡萝卜素在胚乳干燥过程中通过改变膜的物理性质来稳定膜；这些生化变化削弱PBs和细胞质内容物在SGs上的凝结，导致不透明胚乳表型的形成；这种表型可能阻碍提高β-类胡萝卜素含量的优良等位基因的利用。修饰因子可以将Ven1A619 修饰，消除β-类胡萝卜素等非极性胡萝卜素对淀粉体膜以及蛋白体-淀粉体致密排布的影响，而形成硬质胚乳。尽管修饰因子的克隆及其机制仍需要进一步研究，但它们在自然群体中的存在拓宽了培育高含量类胡萝卜素玉米品种的种质资源，这将有助于改善缺乏维生素A的儿童的营养。

参考文献

Wang H, Huang Y, Xiao Q, Huang X, Li C, Gao X, Wang Q, Xiang X, Zhu Y, Wang J, Wang W, Larkins BA, Wu Y. Ca

rotenoids modulate kernel texture in maize by influencing amyloplast envelope integrity. Nat Commun. 2020 O

ct 22;11(1):5346. 

 常见问题 

1.没有亲本是否可以做MBS？

可以做，但是有风险。可以获得连锁区域，但是不能获得候选基因。

2.没有基因组信息的物种可以做MBS吗？

不可以。MBS项目要求染色体级别的基因组，且有详细的注释信息。

3.如何判断是质量性状还是数量性状？

质量性状的表型服从二项分布，或者说只有两种表型的性状，可以将两种表型定义为有、无。如叶色：绿色、紫色，绿色为野生型，紫色为突变型，可以理解为绿色为无、紫色为有。数量性状的表型呈现出连续分布的状态，如身高、体重、籽粒的长宽等。

4.质量性状是否可以只测突变型子代混池？

可以，但是会降低定位精确度。

5.提取子代DNA时应当先混后提，还是先提后混？

二者都可以。考虑测序效果的话，是将个体先抽提再混合；考虑成本的话，则是将等量的组织先混合再抽提。

6.子代群体规模不够，应该优先取极端还是优先取数量？

建议优先取极端。表型准确比数量更重要，背景表型干扰对数据本身影响较大。如果极端表型个体太少，建议扩大群体 。

7.定位效果不理想的原因是什么？

影响因素很多，主要有以下几点：

1）亲本之间遗传背景差异比较大，除目标性状外，还有很多其他差异，对定位分析有较大干扰，难以定位；

2）性状统计复杂，目标性状可能是由多个简单性状构成，可以考虑拆分性状，重新定位；数量性状本身定位难度也比

较高，具有一定不可控性；

3）测序数据有污染，可以通过抽取部分测序数据在nr库里做blast，检查比对结果；

4）分析方法不同，可以分别用其他分析方法（如ED法和snp-index法）进行定位，比较定位结果。

8.定位区间如何进一步缩小？

使用亲本设计Indel/SNP标记或增加测序深度。