Genotyping-by-Sequencing (GBS)
Genotyping-by-Sequencing (GBS) ist eine kosteneffiziente und hochdurchsatzfähige Methode, die verwendet wird, um genetische Variationen innerhalb und zwischen Populationen zu entdecken und zu genotypisieren. Sie ermöglicht die gleichzeitige Identifizierung und Genotypisierung von tausenden bis Millionen von genetischen Markern über ein breites Spektrum von Organismen hinweg. GBS ist besonders nützlich in der Pflanzengenetik, Tierzucht, Populationsgenetik und in der konservierenden Genetik, wo es zum Verständnis der genetischen Diversität, zur Kartierung von Merkmalen, zur Marker-unterstützten Selektion und zur Untersuchung von populationsgenetischen Strukturen eingesetzt wird.
Durchführung einer GBS
Zunächst wird hochqualitative genomische DNA aus den zu untersuchenden Proben extrahiert. Die DNA wird dann mit einem oder mehreren Restriktionsenzymen behandelt, die die DNA an spezifischen Sequenzen schneiden. Dieser Schritt reduziert die Komplexität des Genoms, indem nur Fragmente erzeugt werden, die für das Sequenzieren geeignet sind. An die Enden der Restriktionsfragmente werden kurze DNA-Stücke, sogenannte Adapter, angefügt. Diese Adapter enthalten Sequenzen, die für das Sequenzieren notwendig sind und können spezifische Barcodes enthalten, um jede Probe eindeutig zu kennzeichnen.
Die ligierten DNA-Fragmente werden durch PCR (Polymerase-Kettenreaktion) amplifiziert, um die Menge an DNA-Material für das Sequenzieren zu erhöhen. Die vorbereiteten DNA-Bibliotheken werden dann auf einer Hochdurchsatz-Sequenzierplattform sequenziert. Die generierten Sequenzdaten enthalten eine Mischung aus Fragmenten aus allen Proben, die durch ihre einzigartigen Barcodes unterschieden werden können.
Die Sequenzdaten werden nun analysiert, um SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) und andere genetische Variationen als Marker zu identifizieren. Die Information über die genetischen Variationen wird verwendet, um die Genotypen der einzelnen Proben zu bestimmen.
Vorteile von GBS
Die GBS reduziert die Kosten für die Genotypisierung, indem es den Bedarf an vorheriger Marker-Entwicklung und -Validierung eliminiert. Sie kann bei jeder Art angewendet werden, auch bei solchen ohne Referenzgenom und ermöglicht die gleichzeitige Verarbeitung von vielen Proben und die Identifizierung von tausenden genetischen Markern.
Nachteile von GBS
Die Analyse der großen Datenmengen, die durch GBS generiert werden, kann herausfordernd sein und erfordert spezialisierte bioinformatische Fähigkeiten. In einigen Fällen kann die ungleichmäßige Abdeckung der DNA-Fragmente zu Lücken in den genetischen Informationen führen.