基于生存分析模型MMP11基因表达与胃癌放疗敏感性研究

采用TCGA公开的胃癌数据库,随机将371个胃癌数据等分为2份,1份作为测试数据,1份作为验证数据,分析基质金属蛋白酶11(MMP11)基因表达与预后的关系,探讨低表达MMP11与胃癌的放疗敏感性关联度。结果表明:MMP11表达与胃癌患者的总生存无显著差异;无论是测试数据还是验证数据,高表达MMP11胃癌患者在放疗与非放疗组间总生存差异不显著,多因素调整后也无显著差异;而MMP11低表达的胃癌患者,接受放疗比未接受放疗的患者获得显著的生存收益,多因素调整后仍具有显著差异,说明低表达MMP11与胃癌的放疗敏感性存在显著关联,提示MMP11是胃癌精准放疗潜在有效的分子标记物。     

八向杂交设计的QTL区间作图方法

用8个纯系亲本杂交衍生的八向杂交设计分离群体进行QTL作图的新方法,先建立八向杂交设计的数量遗传模型及其基因型的两点概率转移矩阵,以此计算基因组任一假定座位QTL基因型的条件概率;然后根据混合分布理论建立基于EM(Expectation-maximization)算法实现的QTL区间作图的极大似然估计方法。方法的有效性通过计算机模拟分析加以验证,结果表明:对于信息完全的QTL位置和效应估计的准确度和精确度,除5个QTL位置的估计均很准确外,其余均表现为样本容量越大、QTL遗传力越高,其准确度和精确度越高,表现出令人满意的结果。对于信息不完全的QTL,其统计功效未因信息不完全而受影响。此外,在该模拟设置下,标记偏分离未使QTL的统计功效、位置和效应估计的准确度和精确度显著降低。     

标记辅助选择育种中QTL基因型的多点联合推断

传统的育种方法对数量性状的选择存在很大难度,现代分子标记技术为实现控制数量性状基因的准确选择提供了有效的技术手段。目前分子标记辅助选择实践仅是对标记基因型的选择,而非直接对QTL基因型进行选择。尽管标记基因型容易获得,但标记基因型通常并非QTL基因型,除非有关的QTL恰巧在标记座位。因此,如何鉴别QTL的基因型成为分子标记辅助选择的关键。QTL基因型通常需要通过分子标记基因型进行推断,由于标记信息的不完全或缺失,使得对个体QTL基因型的鉴别会发生困难。本文在四向杂交设计的基础上,结合贝叶斯理论和马尔可夫链原理,提出一种通用的QTL基因型多点联合推断方法,该方法能够很方便地处理显性标记和缺失标记,同时结合标记信息和表型数据联合推断QTL基因型的条件概率。模拟研究发现,表型数据选择的效果较差,其选择的个体QTL基因型基本上都是错误的,而应用本文所论述的方法,将表型数据与标记数据相结合选择,对QTL基因型的判断正确,且推断的把握性很高。     

双亲本杂交衍生的多个相关群体QTL图的联合构建方法

为了研究双亲杂交衍生的多个群体QTL作图分析的方法,对两个亲本通过任意杂交设计衍生的任意多个相关群体联合分析的方法进行了探讨.其要点是:首先利用染色体上所有标记基因型联合计算该染色体上任一假定位置QTL的条件概率,然后根据混合分布理论建立基于EM算法实现的QTL作图的极大似然估计方法.以双亲杂交衍生的F2和BC群体联合分析为例,用计算机模拟数据研究了QTL遗传力和样本容量两个因素对方法的影响.结果表明,在染色体水平模拟时,相同的遗传力下,F2和BC群体联合分析的统计功效明显高于这两个群体单独分析的统计功效.此外,即使两个群体联合分析时的样本容量与两个群体单独分析时的样本容量相等,联合分析的统计功效亦明显高于单独分析的统计功效.且随着遗传力和样本容量的提高,本方法的统计功效逐步提高.在参数估计的准确度和精确度上,相同的遗传力下,F2和BC群体联合分析普遍高于这2个群体的单独分析,尤其是在低遗传力(5%)和较少样本容量下(50),这种优势更为明显.且随着遗传力和样本容量的提高,各参数估计的准确度和精确度亦逐步提高.为了验证本方法的效用,在全基因组水平进行了模拟分析,同样得到了预期的结果.     

一种基于似然极大的动态聚类方法及其应用

将传统的动态聚类分析和判别分析相结合,引出一种基于似然极大的动态聚类方法,该方法以EM算法实现的极大似然估计进行类参数估计,以相应的贝叶斯后验概率判别个体的归类。模拟研究表明,该方法通常既可无偏估计类参数,又可判别最佳分类个数。与重心法动态聚类和最小组内平方和法动态聚类相比,稳健性较高。同时通过提高判别标准,可以降低误判率。用Fisher的Iris试验数据验证了方法的可行性,并将之成功应用于一个水稻F₂群体的个体的主基因基因型鉴别。     

胚乳性状主基因的分离分析方法

 根据胚乳性状的数量遗传模型，发展出专用于胚乳性状主基因检测、主基因效应与变异估计的分离分析方法。该方法以EM算法实现的极大似然估计方法进行主基因的分离比例、主基因效应和剩余变异估计，以似然比统计量进行主基因检测。用水稻杂交组合IR50×CP231的P1、P2和F2胚乳世代直链淀粉含量（AC）资料演示了分析程序。结果表明该组合的AC遗传涉及一个主基因，该主基因无第一显性效应，其加性效应和第二显性效应分别为5.37和6.85；主基因变异尺度约为微基因变异尺度的两倍。     

多亲本杂交衍生的多个相关群体QTL作图的通用方法

对多亲本杂交衍生的多个群体的联合分析将有助于QTL的定位和基于QTL分析的育种实践,但目前还没有一个可对这类群体进行联合分析的通用方法。在以往发展的双亲杂交衍生的多个相关群体QTL图谱的联合构建方法的基础上,进一步拓展为可以对多个亲本杂交衍生的多个相关群体进行联合分析。首先建立了多亲本杂交衍生的多个相关群体QTL联合作图的通用遗传模型,然后根据混合分布理论建立基于EM(expectation maximization)算法实现的QTL作图的极大似然估计方法。以循环杂交设计的3个F2群体为例用计算机模拟数据研究了QTL遗传力和样本容量2个因素对方法的影响。结果表明,无论是统计功效,还是参数估计的准确度和精确度,相同遗传力下,对循环杂交设计的3个F2群体联合作图均优于对其中的任2个F2群体联合作图。该方法的主要优点：一是可以比较和综合已有的对单个作图群体的定位结果,提高QTL检测的功效和定位的精度;二是在多亲本涉及的等位基因数更多的情形下,可以扩大和发掘有关数量性状的基因资源,从而为育种学家改良相应的数量性状奠定重要基础。     

基于NC III和TTC设计的胚乳性状QTL区间作图方法

根据三倍体胚乳性状的遗传模型, 提出基于NC III以及TTC两种遗传设计的胚乳性状QTL作图新方法, 并通过计算机模拟数据, 对该方法的可行性和有效性进行了分析验证。模拟研究供试因素包括QTL遗传力、F₂群体植株数和每家系混合样品测定的胚乳数。考察指标包括QTL的统计功效以及QTL位置和效应估计的准确度与精确度。结果表明, 2种设计均有较高的QTL统计功效, 在供试的大多数处理中, 即使QTL的遗传力只有5%, 其被发现能力也可达100%。两种设计均可有效区分胚乳QTL的各种遗传效应。基于TTC设计的胚乳QTL作图方法, 在QTL的统计功效、位置估计和效应估计上, 均优于NC III设计, 虽然这一优势随着QTL遗传力的提高以及样本容量的增大而有降低的趋势。