Een pijplijn voor genetische analyses in polyploiden - H263

Doelstellingen project

Doel van dit project is om nieuwe methodologie en software te ontwikkelen die, voor het eerst, in een brede groep polyploïde gewassen genetische kartering, QTL-analyse en haplotypering mogelijk zal maken op een geautomatiseerde manier, met gebruikmaking van grote aantallen SNP-merkers. De methodologie en software zal generiek zijn, dus ook voor andere gewassen bruikbaar, en zal mogelijkheden bieden om in de toekomst gebruik te maken van nieuwe genotyperingsmethoden (bijv. genotyping-by-sequencing) of te koppelen aan beschikbare genomische informatie (bijv. sequentie-data met annotaties van bekende genen).

Aanpak en tijdspad

De methodologie zal bestaan uit een aantal onderdelen, die corresponderen met te ontwikkelen activiteiten:

1. Uitbreiding van software voor simulatie van tetraploïde kruisingen (PedigreeSim; Voorrips en Maliepaard, 2012) naar hogere ploïdie-nivo’s
2. Uitbreiding van software voor dosage scoring (i.e. fitTetra, Voorrips et al, 2011) naar hogere ploïdie-nivo’s en naar het incorporeren van verwachte splitsingsverhoudingen bij tetra- en mogelijk hexaploïden. Hierbij detectie van nul-allelen mogelijk maken.
3. Recombinatie-schattingen in polyploïden automatiseren voor zowel expliciete schatters als iteratieve schatters die gebruik maken van het EM-algoritme (expectation/maximization) zoals eerder gepubliceerd door Maliepaard et al. (1997) en uitgebreid naar tetraploïden door Hackett (poster Eucarpia Biometrics, Hohenheim september 2012). Merkers op grond van hun recombinatie en significantie van associatie/koppeling toekennen aan afzonderlijke koppelingsgroepen/chromosomen en binnen chromosomen naar de vier (tetraploïden) of zes (hexaploïden) haplo-groepen per chromosoom per ouder.
4. Het maken van genetische kaarten: zowel een kaart waarin de haplogroepen afzonderlijk zijn weergegeven, als een geïntegreerde kaart over de haplogroepen per chromosoom en over de beide ouders.
5. Multi-SNP haplotypen identificeren die individuele haplogroepen kunnen volgen in de nakomelingschap, en mogelijk ook in andere kruisingen of ander veredelingsmateriaal. Identity-by-descent (IBD) kansen schatten voor de allelische combinaties voor elk locus op het genoom, voor elk individu in de nakomelingschap.
6. Methode voor QTL-analyse, gebruikmakend van die IBD-kansen
7. Methode voor kwantificering van QTL-effecten volgens een polyploïd overervings-model, dus rekening houdend met alle mogelijke allel-combinaties op het locus.
8. Strategie ontwikkelen om selecteerbare multi-SNP haplotypen te identificeren die superieure QTL-haplotypes aanwijzen in een nakomelingschap voor interessante gebieden met major QTL of kandidaat-gen voor belangrijke eigenschappen..
9. Een strategie ontwikkelen voor selectie in een bredere set veredelingsmateriaal, gebruikmakend van multi-SNP haplotypen of haplotype-sequenties in de interessante regio’s, eventueel met behulp van pedigree-informatie, of annotatie van kandidaat-haplotypen voor zover beschikbaar.
10. Overdracht van kennis en methoden. Door middel van bijv. een workshop zal kennisoverdracht plaatsvinden die het mogelijk moet maken voor bedrijven om de ontwikkelde analyse methoden toe te passen in hun veredelingsproces.

Resultaat (beoogd)

• Uitbreiding van software voor simulatie van tetraploïde kruisingen PedigreeSim naar hogere ploïdie-nivo’s (november 2013)
  

• Projectbesprekingen met bedrijven gepland 2x per jaar, waardoor er dissiminatie van kennis naar de bedrijven is:
• Voor 2013 omdat het project in opstart fase zit is er 1 bijeenkomst gepland op 1 november.
• Lezingen & artikelen in wetenschappelijke tijdschriften