一种基于基因对共表达模式动态关联解析玉米籽粒类胡萝卜素代谢调控机制的方法
专利汇可以提供一种基于基因对共表达模式动态关联解析玉米籽粒类胡萝卜素代谢调控机制的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属于功能基因组学领域，具体涉及一种基于基因对共表达模式动态关联解析玉米籽粒类胡萝卜代谢调控机制的方法，该方法是通过以下步骤实现的：通过玉米基因组 数据库 maizeGDB下载类胡萝卜素代谢通路中的关键基因13个；收集玉米自交系 授粉 后15天的籽粒转录本测序获得基因表达量数据，提取上述13个关键基因的表达量数据；动态关联分析LA模型的建立；利用动态关联分析鉴定通路中关键基因之间的调控关系。本发明基于动态关联分析,挖掘类胡萝卜素代谢途径中的13个关键基因的调控关系，解析籽粒类胡萝卜合成和累积的调控机制，为分子标记辅助育种提供最佳的基因组合,对提高玉米中胡萝卜素以及改善玉米品质有重要的意义。，下面是一种基于基因对共表达模式动态关联解析玉米籽粒类胡萝卜素代谢调控机制的方法专利的具体信息内容。
1.一种基于基因对共表达模式动态关联解析玉米籽粒类胡萝卜代谢调控机制的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）通过玉米基因组数据库maizeGDB下载类胡萝卜素代谢通路中的关键基因13个；
（2）收集玉米自交系授粉后15天的籽粒转录本测序获得基因表达量数据，提取上述13个关键基因的表达量数据；
（3）动态关联分析LA模型的建立；
（4）利用动态关联分析鉴定通路中关键基因之间的调控关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玉米籽粒类胡萝卜素代谢通路中的关键基因为ZDS1，PDS1，PSY1，lcyB，lcyE，HYD1，HYD4，CYP97A，crtRB1，CYP97C，ZEP2，ZEP1，VDE。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玉米自交系分成了2 组：热带和亚热带、温带，小组内采用完全随机区组法，设2 个重复，每个自交系每个重复播种1 行。所有材料均进行自交，收获未成熟的授粉后15天的籽粒，每个自交系的两个重复各取3-4 穗，每穗取1-2 粒籽粒，混合提取籽粒总RNA，随机选择368 个样品用于RNA-seq。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述RNA-seq具体包括以下步骤：首先，用Ploy（T）寡聚核苷酸从总RNA中抽取全部带Ploy（A）尾的RNA，主要为mRNA，然后将截获的mRNA随机打断成片段，用六碱基随机引物合成cDNA第一链，并加入逆转录酶合成cDNA第二链，经过试剂盒纯化并对cDNA片段进行末端修饰，连接测序接头，再经琼脂糖凝胶电泳回收目的大小片段，进行PCR扩增，从而完成整个文库构建工作，构建好的文库用Illumina GAⅡ基因分析系统进行序列测定及分析，获得基因表达量数据集。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基因表达量数据集需要进行缺失值预处理：对于数据集中的每个基因，如果其表达值在高于30%的样本中缺失，则在后续的分析中舍弃该基因。
6.根据权利要求1所述的调控方式，其特征在于，所述动态关联分析方法为建立动态关联分析模型，所述动态关联分析模型LA的数学定义如下：
LA(X, Y|Z)=Eg'(z) 公式1
所述X,Y和Z表示玉米籽粒基因的表达量；
其中，所述X，Y和Z均为类胡萝卜代谢通路里13个关键基因的表达量。假设X，Y，Z是均值为0，方差为1的连续随机变量，则X，Y的相关性表示为E(XY)；LA描述条件期望时，即当Z=z，g(z)=E(XY|Z=z)，g(z)检测的是当Z=z时，XY基因对的共表达模式；g(z)的导数表示为g'(z)，用于共表达模式变化的期望测定；LA的数学定义如下：
当Z符合标准正态分布时，LA值可简单的表示为LA(X,Y|Z)=E(XYZ)；
则LA(X, Y|Z)表示为：E(XYZ)=(x1y1z1+x2y2z2+...+xmymzm)/m 公式2。
LA用来反应基因对共表达模式的动态变化，即当Z基因表达量较高时，XY基因对的表达量呈正相关（co-regulated），E(XY|Z=1)为正数；当Z基因表达量较低时，XY基因对的表达量呈负相关（contra-regulated，），E(XY|Z=0)为负数，因此基因对的表达调控模式由正相关（co-regulated）转变为负相关（contra-regulated），LA值记为正；相反，基因对的表达调控模式由负相关（contra-regulated）转变为正相关（co-regulated），LA值记为负。
7.根据权利要求1所述的调控方式，其特征在于，所述动态关联分析模型通过随机模拟的方法生成LA值的参考分布，具体评估方法如下：混合所有基因的表达量值；在每次模拟中，用放回随机抽样法随机抽取一对基因（X，Y）的表达量值,Z基因取全基因组所有基因，计算XY基因对在全基因组的LA值，可分别得到LA的正极大值和负极小值；重复模拟一百万次，分别得到LA的正值参考分布和负值参考分布。用LA正负参考分布的99%分位数作为LA正负显著性阈值。
一种基于基因对共表达模式动态关联解析玉米籽粒类胡萝卜
素代谢调控机制的方法
技术领域
背景技术
发明内容
（1）通过玉米基因组数据库maizeGDB下载类胡萝卜素代谢通路中的关键基因13个；
（2）收集玉米自交系授粉后15天的籽粒转录本测序获得基因表达量数据，提取上述13个关键基因的表达量数据；
（3）动态关联分析LA模型的建立；
（4）利用动态关联分析鉴定通路中关键基因之间的调控关系。
所述X,Y和Z表示玉米籽粒基因的表达量；
其中，所述X，Y和Z均为类胡萝卜代谢通路里13个关键基因的表达量。假设X，Y，Z是均值为0，方差为1的连续随机变量，则X，Y的相关性表示为E(XY)；LA描述条件期望时，即当Z=z，g(z)=E(XY|Z=z)，g(z)检测的是当Z=z时，XY基因对的共表达模式；g(z)的导数表示为g'(z)，用于共表达模式变化的期望测定；LA的数学定义如下：
当Z符合标准正态分布时，LA值可简单的表示为LA(X,Y|Z)=E(XYZ)；
则LA(X, Y|Z)表示为：E(XYZ)=(x1y1z1+x2y2z2+...+xmymzm)/m 公式2。
附图说明
28769个基因的表达量数据，对基因表达量数据集进行的缺失值预处理如下：基因表达数据因为实验中的噪声、检测技术等原因而存在缺失。对于数据集中的每个基因，如果其表达值在高于30%的样本中缺失，则在后续的分析中舍弃该基因，获取的13个基因的基因表达量见表1。
所述动态关联分析方法为建立动态关联分析模型，所述动态关联分析模型LA的数学定义如下：
LA(X, Y|Z)=Eg'(z) 公式1
所述X,Y和Z表示玉米籽粒基因的表达量；
其中，所述X，Y和Z均为类胡萝卜代谢通路里13个关键基因的表达量（表1, 单位：RPKM），假设X，Y，Z是均值为0，方差为1的连续随机变量，则X，Y的相关性表示为E(XY)；LA描述条件期望时，即当Z=z，g(z)=E(XY|Z=z)，g(z)检测的是当Z=z时，XY基因对的共表达模式；g(z)的导数表示为g'(z)，用于共表达模式变化的期望测定；LA的数学定义如下：
当Z符合标准正态分布时，LA值可简单的表示为LA(X,Y|Z)=E(XYZ)；
则LA(X, Y|Z)表示为：E(XYZ)=(x1y1z1+x2y2z2+...+xmymzm)/m 公式2。
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