The Research Methods to Detect Hybridization and Introgression in the Heliconius Butterflies

研究背景

基因渗入 (introgression) 是种间杂交产生的基因交换，是向受体物种引入供体基因组片段的一种有效途径 (Mallet, 2005; Harrison and Larson, 2014)。相对于不适应的 (maladaptive) 或中性 (neutral) 的遗传片段，对生物生存和繁殖有益的基因组片段有更大的几率被固定下来，形成适应性的基因渗入 (adaptive introgression)，是基因组中适应性遗传变异的重要来源 (Martin and Jiggins, 2017)。其研究难点在于区别基因渗入与不完全谱系分选。随着测序技术的迅速发展，已经在多个研究体系中展开基因组层面的基因渗入研究，例如在现代人类与尼安德特人之间 (Fu et al., 2015)、三刺鱼近缘种间 (Jones et al., 2012)、疟蚊近缘种间 (Fontaine et al., 2015) 等。本研究方法利用进化基因组学理论和最新技术，整合系统发生和群体遗传方法，在非模式动物南美袖蝶远缘种间建立了一套分析流程，能够鉴定得到局部的基因渗入片段并判断  其方向，且能够有效区分基因渗入和不完全谱系分选，以此深入研究远缘物种间的杂交现象。
        本文提供了详细的基于全基因组数据集，检测远缘物种间基因渗入的实验流程和数据分析方法，该方法的有效性已在鳞翅目类昆虫中得以验证，详细结果请参阅Zhang et al., 2016.

仪器设备

注：如不需要样品制备，直接对已有数据进行分析，可跳过设备1-5，只配备和使用设备6。

1. PCR仪
2. 电泳仪
3. 超声波DNA破碎仪 (Covaris S220)
4. 生物分析仪 (Agilent 2100)
5. Illumina HiSeq 2500型测序仪
6. 服务器 (catalog number: ThinkSystemSR650；系统：Gentoo；CPU：Xeon 6230R 2.1GHz 26核；内存：512 Gb)
   

软件

注：本方法所使用的软件需要在服务器预先安装或下载直接使用，具体的下载和安装流程请参考软件对应的链接。

1. bcl2fastq2 Conversion Software (v2.20) https://support.illumina.com/sequencing/sequencing_software/bcl2fastq-conversion-software.html
2. Trimmomatic (v0.38) http://www.usadellab.org/cms/?page=trimmomatic
   
3. Bowtie2 (v2.3.4.3) http://bowtie-bio.sourceforge.net/bowtie2/index.shtml
4. SAMtools (v1.9) http://www.htslib.org/
5. Picard (v1.84) http://broadinstitute.github.io/picard/
6. GATK (v3.3) https://gatk.broadinstitute.org
7. VCFtools https://vcftools.github.io/index.html
8. Phylogenomic https://github.com/npchar/Phylogenomic
9. RAxML https://cme.h-its.org/exelixis/web/software/raxml/index.html
10. iTOL https://itol.embl.de/
11. PhyTime https://www.stat.auckland.ac.nz/~guindon/phytime/
12. PhyML (v3.1) http://www.atgc-montpellier.fr/phyml/
13. TreeAnnotator https://beast2.blogs.auckland.ac.nz/treeannotator/
14. Genomics_general https://github.com/simonhmartin/genomics_general
15. R (v3.6.2) https://www.r-project.org
16. Perl (v5.32) https://www.perl.org/get.html
17. Python (v3.6) https://www.python.org/downloads/
    

实验步骤