文献笔记五十四：全基因组关联分析鉴定拟南芥中控制种子大小的调节因子
文献笔记五十四：全基因组关联分析鉴定拟南芥中控制种子大小的调节因子
论文
A new regulator of seed size control in Arabidopsis identified by a genome-wide association study New Phytologist 2019 Peking University
两篇简书文章重复论文中GWAS分析的过程
- 重复一篇文献的GWAS（一）：基因型数据整理
- 重复一篇文献的GWAS（二）：用GEMMA跑GWAS
重点关注论文中GWAS的分析过程，争取根据两篇简书文章重复出分析过程
测量种子大小 （Seed size measurement）
种子平铺白纸，扫描，使用imageJ软件进行分析
全基因组关联分析
- 表型数据（种子面积）用平均值
- SNP数据下载自1001 Genomes Project website
- BeAGLE软件填充数据
- 数据过滤 非二等位基因位点 最小等位基因频率0.05
- 数据过滤 plink连锁不平衡
- 单变量混合线性模型 GEMMA软件默认参数
- 后面两句话看不明白 A linear mixed univariate model was used for marker association tests with a single phenotype to account for population stratification and sample structure. The population structure was controlled using the relatedness matrix generated from GEMMA with the -gk 1 parameter.
- 校正p值 小于0.05显著
- 岭回归分析（？）
分析过程
下载数据
wget http://1001genomes.org/data/GMI-MPI/releases/v3.1/1001genomes_snp-short-indel_only_ACGTN.vcf.gz
初步筛选数据
vcftools --gzvcf 1001genomes_snp-short-indel_only_ACGTN.vcf.gz --remove-indels --min-alleles 2 --max-alleles 2 --recode --keep At_Seed_Size_Samples.txt --out 172sample
- 删除InDel
- 只保留二等位位点
- 挑选指定的样本
基因型填充
java -Xss5m -Xmn25G -Xms50G -Xmx50G -jar ~/mingyan/Bioinformatics_tool/Beagle/beagle.25Nov19.28d.jar nthreads=4 gt=172sample.recode.vcf out=172sample_out ne=172
遇到了报错
Caused by: java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
先跳过这一步
根据最小等位基因来过滤
vcftools --vcf 172sample.recode.vcf --maf 0.05 --recode --out 172sample_maf_filter
给每个snp位点添加ID
bcftools view -h 172sample_maf_filter.recode.vcf > head
bcftools view -H 172sample_maf_filter.recode.vcf | grep "^#" -v | awk '{$3=$1"_"$2;print $0}' | sed 's/ /\t/g' > body
cat head body > 172sample_maf_filter_snpID.vcf
到这一步数据集已经小了很多，试着在这一步对基因型进行填充（先填充在过滤和先过滤再填充的区别？） 基因型填充
java -jar beagle.25Nov19.28d.jar gt=172sample_maf_filter_snpID.vcf out=172sample_out ne=172
基因型填充需要很长时间，这里先用没有填充的做接下来的分析
基于连锁不平衡进行过滤
plink --vcf 172sample_maf_filter_snpID.vcf --recode --out 172sample
plink --file 172sample --indep 50 5 2
plink --file 172sample --extract plink.prune.in --recode --out 172sample_maf_filter_snpID_LD_filter
ped/map转换为fam/bed/bim
plink --file 172sample_maf_filter_snpID_LD_filter --make-bed --out clean_snp
为结果文件添加表型数据，需要在fam文件最后一列（-9）修改为真实表型值，这里我使用https://www.jianshu.com/p/fc628bd1001b 中提到的第二种方法 代码
import pandas as pd
tableA = pd.read_excel("add_Pheno_to_fam.xlsx",sheet_name="Sheet3",converts={'A':str})
tableB = pd.read_excel("add_Pheno_to_fam.xlsx",sheet_name="Sheet2",converts={'A':str})
tableA.head()
tableB.head()
tableA.merge(right=tableB,how="left",left_on="A",right_on="A")
tableC = tableA.merge(right=tableB,how="left",left_on="A",right_on="A")
tableC.to_excel("C.xlsx",index=False)
gemma软件下载 参考文章 使用GEMMA进行复杂性状全基因组关联分析(GWAS) 代码
gemma-0.98.1-linux-static -bfile clean_snp -gk -o kinship
gemma-0.98.1-linux-static -bfile clean_snp -lmm -k ./output/kinship.cXX.txt -o GWAS_results
结果文件是GWAS_results.assoc.txt，用这个文件来画图 代码
rawdf<-read.table("GWAS_results.assoc.txt",
header=T,sep="\t")
dim(rawdf)
colnames(rawdf)
df<-data.frame(rs=rawdf$rs,chr=rawdf$chr,pos=rawdf$ps,
pvalue=rawdf$p_wald)
head(df)
install.packages("rMVP")
library(rMVP)
?MVP.Report
MVP.Report(df)
MVP.Report(df,plot.type="m")
Rectangular-Manhattan.pvalue.jpg
QQplot.pvalue.jpg
Circular-Manhattan.pvalue.jpg
SNP_Density.pvalue.jpg
这个rMVP包好厉害，一条命令MVP.Report(df)所有图就全部生成了
文章开头提到的两篇简书文章还用rMVP这个R语言包做了全基因组关联分析，另外找时间来重复这部分内容 还有一部分内容是用R语言的glmnet包做岭回归分析分析，这部分内容暂时还没有思路！
参考文章
- 1、 重复一篇文献的GWAS（一）：基因型数据整理
- 2、 重复一篇文献的GWAS（二）：用GEMMA跑GWAS
- 3、 使用GEMMA进行复杂性状全基因组关联分析(GWAS)
本篇文章绝大部分分析代码均来自参考文章1和2，特别感谢文章1和2作者的分享