مروری بر تحلیل ساختار جمعیت با نشانگرهای مولکولی غالب و معرفی نرم‌افزار جدید STRUCTUREasy

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

چکیده

تحلیل ساختار ژنتیکی جمعیت‌ها براساس نشانگرهای مولکولی عموماً با استفاده از سه برنامۀ کامپیوتری STRUCTURE، CLUMPP و Distruct به‌طور متوالی انجام می‌شود. دو برنامۀ CLUMPP و Distruct واسط گرافیکی کاربر ندارند و برای اجرای آنها لازم است پژوهشگر ویژگی‌های فایل‌های ورودی و خروجی و تنظیمات مربوط به انتخاب الگوریتم‌ها و شاخص‌ها را در خارج از برنامه‌های اصلی به‌طور دستی آماده کند. تاکنون نرم‌افزار‌های کمکی مختلفی برای تسهیل کار نوشته شده‌اند که بیشتر به‌طور آنلاین یا وابسته به پکیج آماری R هستند. در مقالۀ حاضر با مرور اهداف و روش‌های تحلیل ساختار جمعیت با استفاده از داده‌های نشانگرهای مولکولی دامیننت، برنامۀ کامپیوتری جدید STRUCTUREasy که روند تحلیل‌ها را تسریع می‌کند و به آشنایی با زبان برنامه‌نویسی نیاز ندارد، معرفی می‌شود. این برنامه به‌شکل متن باز و دارای واسط گرافیکی ساده و قابل‌اجرا در محیط MicrosoftOffice است. کاربرد آن در استخراج ماتریس‌های Q و اتصال آنها به نرم‌افزارهای پایین‌دست و فراهم‌کردن سرعت و دقت بیشتر برای تحلیل ساختار ژنتیک جمعیت با استفاده از نشانگرهای چندلوکوسی است. این برنامۀ کامپیوتری در محیط بانک اطلاعاتی Microsoft Access 2016 اجرا می‌شود و تمام تنظیمات و عملیات استخراج داده‌ها بین نرم‌افزارهای STRUCTURE، CLUMPP و Distruct را برای افزایش سرعت و دقت انجام می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

A Review on the Analysis of Population Genetic Structure using Dominant Molecular Markers and Introducing the New Program STRUCTUREasy

نویسنده [English]

  • Majid Sharifi-Tehrani
Assistant Professor, Faculty of Basic Sciences, Department of Biology, University of Shahrekord, Shahrekord, Iran
چکیده [English]

Abstract
Analysis of population genetic structure using multilocus data, is generally performed by sequential run of the three computer programs, namely STRUCTURE, CLUMPP, and Distruct. The two latter programs lack Graphical User Interface (GUI), and the user must manually create inputs and settings files, using text editors out of the program environment. A number of facilitating programs have been developed, which are online, or dependent on statistical packages such as R. In this paper, after reviewing the aims and methods for analyzing the structure of populations using dominant molecular marker data, a new computer program, STRUCTUREasy is introduced. This program simplifies the analysis procedures, with no need for programing skills. STRUCTUREasy is an open source program with a simple user interface, running in Microsoft Office. Its application is for the extraction of Q-matrices of STRUCTURE and connecting the input files to downstream software, for providing ease of use, and more accuracy and pace, in population structure analysis using multilocus markers. This program runs in Microsoft Access 2016, and performs well in extracting data and settings between STRUCTURE, CLUMPP and Distruct software, for accuracy and pace.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Population Genetics
  • Computer Program
  • CLUMPP
  • Distruct
  • STRUCTURE
  • STRUCTUREasy

منابع

Earl, D. A. (2012) STRUCTURE HARVESTER: a website and program for visualizing STRUCTURE output and implementing the Evanno method. Conservation Genetics Resources4: 359-361.

Evanno, G., Regnaut, S. and Goudet, J. (2005) Detecting the number of clusters of individuals using the software structure: a simulation study. Molecular Ecology14: 2611-2620.

Excoffier, L., Laval, G. and Schneider, S. (2005) Arlequin ver. 3.0: An integrated software package for population genetics data analysis. Evolutionary Bioinformatics Online1: 47-50.

Falush, D., Stephens, M. and Pritchard, J. K. (2003) Inference of population structure using multilocus genotype data: Linked loci and correlated allele frequencies. Genetics164: 1567-1587.

Falush, D., Stephens, M. and Pritchard, J. K. (2007) Inference of population structure using multilocus genotype data: dominant markers and null alleles. Molecular EcologyNotes7: 574-578.

Gompert, Z. and Buerkle, C. A. (2013) Analyses of genetic ancestry enable key insights for molecular ecology. Molecular Ecology22: 5278-5294.

Hubisz, M. J., Falush, D., Stephens, M. and Pritchard, J. K. (2009) Inferring weak population structure with the assistance of sample group information. Molecular Ecology Resources9: 1322-1332.

Jakobsson, M. and Rosenberg N. A. (2007a) CLUMPP software and manual. University of Michigan, Ann Arbor.

Jakobsson, M. and Rosenberg, N. A. (2007b) CLUMPP: a cluster matching and permutation program for dealing with label switching and multimodality in analysis of population structure. Bioinformatics23: 1801-1806.

Kopelman, N. M., Mayzel, J., Jakobsson, M., Rosenberg, N. A. and Mayrose, I. (2015) CLUMPP: a program for identifying clustering modes and packaging population structure inferences across K. Molecular Ecology Resources 15: 1179-1191.

Manel, S., Gaggiotti, O. E. and Waples, R. S. (2005) Assignment methods: matching biological questions with appropriate techniques. Trends in Ecology Evolution20: 136-142.

Peakall, R. and Smouse, P. E. (2006) GENALEX 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. Molecular EcologyNotes6: 288-295.

Pritchard, J. K., Stephens, M. and Donnelly, P. (2000) Inference of population structure using multilocus genotype data. Genetics155: 945-959.

Team, R. C. (2013) R: A language and environment for statistical computing.

Ramasamy, R. K., Ramasamy, S., Bindroo, B. B. and Naik, V. G. (2014) STRUCTURE PLOT: a program for drawing elegant STRUCTURE bar plots in user friendly interface. SpringerPlus3: 431.

Rohlf, F. J. (2000) NTSYS-pc: Numerical taxonomy and multivariate analysis system, version 2.1. Exeter Software, Setauket- New York.

Rosenberg, N. A., Pritchard, J. K., Weber, J. L., Cann, H. M., Kidd, K. K., Zhivotovsky, L. A. and Feldman, M. W. (2002) Genetic structure of human populations. science298: 2381-2385.

Rosenberg, N. A. (2004) Distruct: a program for the graphical display of population structure. Molecular EcologyNotes4: 137-138.

Whitfield, C. W., Behura, S. K., Berlocher, S. H., Clark, A. G., Johnston, J. S., Sheppard, W. S., Smith, D. R., Suarez, A. V., Weaver, D. and Tsutsui, N. D. (2006) Thrice out of Africa: ancient and recent expansions of the honey bee, Apis mellifera. Science314: 642-645.