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[动植物重测序] 如何确定滑动窗口的最优大小?

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  • TA的每日心情

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    发表于 2016.8.8 10:54:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
    在进行选择压力分析,寻找受进化选择的基因区间时,看到滑动窗口有好几个不同的大小可选,瞬间懵逼了!我应该选择10k、50k、还是100k的窗口?



    区别当然是有的,不同窗口大小会影响后续的分析。至于怎么选择,有什么影响,要理解这种区别和影响,首先我们需要唠叨一下什么是选择压力分析。

    什么是选择压力分析?
    选择压力分析(selection screening)的本质是基因组上受环境选择区域的基因杂合率下降,因此要在基因组不同区域进行扫描,观察基因多样性(杂合率)的变化,那些杂合率下降的区域就是受进化选择的区域,其中的基因就是潜在受选择的基因(我们正是要找到这些基因来分析)。

    其具体反映是在对应区域的序列多样性下降。我们这里想要讨论的分析时滑动窗口的大小(如10K,50K或者其他)的选择,其实本质是要讨论不同滑动窗口大小对该区域序列多样性(杂合率)的影响。

    为什么选用滑动窗口策略?

    那么,我们看看为什么在分析的时候采取滑动窗口的策略来进行分析。我们知道,我们在进行重测序的时候,包括取样,提取DNA和测序都是随机进行的,随后再与参考基因组比对去找诸如SNP等变异来用于后续的分析。

    当测序深度有限或采用混池测序的时候,单个位点检测到的SNP多样性信息可靠性不强,这决定了不能够按照单点的策略来进行区间序列多样性的分析。在这种情况下,滑动窗口的策略的优势就很明显(因为我们的目的本来就不是找单点的SNP,我们的目的是找到受环境选择的基因组区间,从而实现基因定位)。

    要注意的是,在进行滑动窗口分析的时候,窗口大小的选择是极其重要的。因为窗口过小,窗口内的SNP数可能会不足,杂合率的计算会受到影响;窗口过大的话,由于潜在受选择的区间的杂合率可能本来很小,但是由于受到其他相邻未受选择区域的影响,又可能会稀释掉原本显著的受选择区间。

    滑动窗口的大小怎样选择?

    既然这么重要,那滑动窗口选多大才是最优的呢?一般而言,只要保证大部分窗口中的SNP数量大于10~20的水平,就可以保证分析的可靠性了。

    在2012年PNAS的一篇研究猪选择进化的文章里面,作者给我们提供了一个思路(文章标题:Strong signatures of selection in the domestic pig genome)。文章作者在进行滑窗分析的时候,尝试了从10-550K的窗口大小,并且统计了不同窗口大小里面的SNP分布的直方图(见附图)。

    作者发现,当窗口太小的时候,小于20个SNP的窗口有很多,不利于后面的杂合率的分析。但是如果窗口过大的话又像我们刚刚提到的,可能会检测不到较小的选择区间。所以文章作者在这里选择了150Kb的这样一个适中窗口大小来进行后续的分析。

    该思路提示我们,在针对不同物种的研究的时候,可以选择尝试不同的滑动窗口来进行分析,选择比较合适的窗口来进行后续的选择分析(选择大部分窗口含有足量的SNP(>20个SNP)可用并且能够检测到较小的选择区间的窗口为优)。




    想了解更多细节内容的朋友,可以去阅读前面提到的文献。嗯,今天就酱紫~

    我们之前也分享过选择压力分析相关的文章噢:
    发《nature》的重测序文章大牛
    综述分享 | 一个基因的奋斗史

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    发表于 2016.8.9 15:13:03 | 显示全部楼层
    有木有滑动窗口分析的代码或者软件推荐呀?
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  • TA的每日心情
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    发表于 2016.8.11 19:25:16 | 显示全部楼层
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    发表于 2016.9.29 17:41:17 | 显示全部楼层
    怒火凤凰 发表于 2016.8.9 15:13
    有木有滑动窗口分析的代码或者软件推荐呀?

    有没有找到合适的软件或脚本啊
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  • TA的每日心情

    2019.3.19 20:50
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    发表于 2016.10.3 15:04:07 | 显示全部楼层
    fengxiao1889 发表于 2016.9.29 17:41
    有没有找到合适的软件或脚本啊

    木有呢,有的话分享下哈
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  • TA的每日心情

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    发表于 2016.10.29 22:44:34 | 显示全部楼层
    同求滑动窗口分析的代码或软件
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  • TA的每日心情

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  • TA的每日心情
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    发表于 2018.3.8 22:39:56 | 显示全部楼层
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