如何确定基因拷贝数

基因拷贝数概念

基因拷贝数是指某一种基因或某一段特定的DNA序列在单倍体基因组中出现的数目。也可以简单理解为基因组上某个片段重复出现的次数
目前来说，研究基因拷贝数大部分都是是通过实验的方法进行验证，比方说FISH，绝对荧光定量，或者southern。而在生物信息邻域，如果该物种已经有比较完整的基因组，那么我们可以对目标的基因做一个全基因组的blast，匹配到几个区段，那么就有几个拷贝。
但是，如果该物种研究的不是太清楚，那么上述方法就显得比较粗糙

文献解读

那么这次与大家分享的文献，是实验加生信分析综合来研究玉米中MATE1的基因拷贝数的，题目为:《PNAS: Copy Number Analysis in Maize Sheds Light on Tolerance for Acidic Soil》

这个故事讲述的是玉米L53品系和Al237品系中MATE1基因是如何确定基因拷贝数的，并且MATE1与AI处理有关
那么首先，作者利用FISH先确定MATE1基因的片段在染色体上的位置

当然，这只是大概的预估MATE1的位置，毕竟在染色体水平做FISH它的精度并不是很高
作者为了证明AI处理的确可以使得MATE1表达并且有明显的表型，作者利用GBS-seq分析MATE1的QTL情况，并且以不用AI处理作为control

那么进行AI处理后，红色圆圈是利用广义线性模型对MATE1的GBS数据相关SNP与性状的关联性（左边y轴）；实心三角表示AI处理的样本，空心三角表示对照；而虚线部分表示MATE1的位置，小图里面的灰色柱子表示MATE1与该性状相关的loci，那么显然在MATE1区段上，与该性状更密切相关。
因此，如果对每一个MATE1的copy，在这些区段上，相同的SNP与该性状相关性都相似，那么说明这些copy发挥着相同的功能。
那么接下来，作者需要了解，这两个品系究竟有几个copies，以及它们具体的排列方式

作者利用BAC测序（大片段插入载体，筛选目标基因后进行测序），因此我们可以得知，Al237品系中MATE1有三个copies，而L53只有一个

Al237品系

那么，如果某一个品系的某一个基因有三个copies，另一个品系的该基因只有一个copy；那么用同样的引物去扩该基因，那么拷贝数越多，它的底物浓度就越多，那么势必会导致三个copies品系的qPCR荧光信号(3个copies大于1个copies）会更高一些

因此，利用绝对定量PCR可以确定，在某种处理下，使两个品系的MATE1均表达，那么显然有三个拷贝的qPCR荧光信号会更高一些