问题

有没有适合入门统计遗传学的讲义或书?

回答
当然!统计遗传学是一个迷人且重要的领域,它连接着基因与性状之间的关系,并利用统计学方法来理解这些联系。对于初学者来说,找到一本好的入门资料至关重要。我将为你推荐一些适合入门的讲义和书籍,并尽量详细地阐述它们的内容和特点,同时避免使用AI痕迹明显的语言风格。

入门统计遗传学的讲义和书籍推荐

在统计遗传学这个领域,有许多优秀的资源可以帮助你打下坚实的基础。考虑到你是入门者,我会从易于理解、循序渐进的角度来推荐。

1. 概念性入门与基础统计回顾

在你深入统计遗传学之前,确保你对基础的统计学概念有一定的了解会非常有帮助。例如:概率、分布(正态分布、二项分布等)、假设检验、回归分析等。

书籍:《概率论与数理统计》(国内经典教材)
为什么推荐: 尽管不是专门讲统计遗传学的,但国内许多高校使用的经典概率论与数理统计教材(如浙大版、人大版等)是理解统计遗传学背后数学原理的基石。它们会系统地讲解概率论的基本概念、随机变量及其分布、数理统计的基本原理(参数估计、假设检验)等。
内容要点:
概率论部分: 会讲解事件、概率、条件概率、独立性,以及离散型和连续型随机变量的概率分布(如二项分布、泊松分布、均匀分布、指数分布、正态分布)。理解这些分布在遗传变异和群体中的应用至关重要。
数理统计部分: 会介绍点估计、区间估计、假设检验的基本思想和常用方法(如t检验、卡方检验、F检验)。这些工具在检验基因与性状之间的关联时会频繁用到。
如何结合统计遗传学: 学习这些基础知识时,可以尝试思考它们在解释生物现象时的潜在应用。例如,基因的传递是否遵循某些概率分布?我们如何用统计检验来判断某个基因是否显著影响某个性状?

2. 统计遗传学核心概念入门

当你对基础统计学有了初步的把握后,就可以开始接触统计遗传学本身的核心概念了。

书籍:《统计遗传学导论》(Introduction to Statistical Genetics)或类似主题的入门书籍
为什么推荐: 这类书籍通常会从统计遗传学的基本单位——基因和基因型——讲起,逐步引入群体遗传学的概念,并开始探讨基因与性状的关联。它们旨在让没有深厚生物学背景的读者也能理解。
内容要点:
孟德尔遗传定律回顾: 简要回顾显性、隐性、分离、自由组合等基本遗传规律,为后续的统计模型打下基础。
基因频率与基因型频率: 这是统计遗传学的核心概念。理解哈迪温伯格平衡定律(HardyWeinberg Equilibrium)及其假设是第一步。你会学习如何计算和估计群体中的基因频率(如等位基因频率)和基因型频率,以及如何检验一个群体是否处于平衡状态。
连锁与重组: 介绍染色体上的基因是如何连锁在一起传递的,以及通过重组过程(交叉互换)实现分离。这为理解连锁分析(Linkage Analysis)奠定了基础。
数量性状遗传学基础(Quantitative Genetics): 区分定性性状(qualitative traits,如血型)和数量性状(quantitative traits,如身高、体重),后者通常受到多个基因和环境因素的共同影响。介绍方差的分解(总表型方差 = 遗传方差 + 环境方差 + 遗传环境交互方差)以及遗传力(heritability)的概念,这是量化遗传因素对性状影响程度的重要指标。
关联分析入门: 开始介绍如何寻找基因与性状之间的统计关联。这可能包括简单的单基因分析方法。

讲义/在线资源:
许多大学的生物统计学或遗传学系会提供统计遗传学的入门课程讲义。你可以在网上搜索“[大学名称] statistical genetics lecture notes”或“[大学名称] biostatistics genetics syllabus”。例如,一些名校(如哈佛大学、斯坦福大学、UCL等)的公开课件质量很高,并且通常会提供清晰的思路和参考文献。
一些在线教育平台(如Coursera, edX)可能也有相关的入门课程,其中包含视频讲座和配套讲义,非常适合自学。

3. 深入探索与方法论

在你对核心概念有了掌握后,就可以进一步学习具体的统计遗传学分析方法了。

书籍:《现代数量遗传学基础》(Basics of Modern Quantitative Genetics)或《关联遗传学》(Association Genetics)主题的书籍
为什么推荐: 这类书籍会更深入地讲解分析特定遗传模型和数据的方法,并开始涉及全基因组关联研究(GWAS)等现代技术。
内容要点:
数量性状遗传学(Quantitative Genetics)深化: 更详细地讲解加性遗传方差、显性遗传方差、上位性遗传方差等,以及如何通过亲缘关系矩阵(Relatedness Matrix)来估计遗传力,例如使用BLUP(Best Linear Unbiased Prediction)等方法。
家系分析(Family Studies): 介绍如何利用家谱数据来估计遗传效应和环境效应,包括双生子研究、领养研究等。
连锁分析(Linkage Analysis)与遗传标记: 详细讲解如何利用DNA标记(如STRs, SNPs)来定位影响特定遗传病的基因。这涉及到遗传距离、重组率、连锁不平衡等概念。
关联分析(Association Analysis): 重点介绍群体关联分析,特别是单核苷酸多态性(SNP)与性状关联的研究。
基因型表型关联: 如何检验单个SNP与表型之间的关联(如CaseControl study中的卡方检验、Logistic回归)。
连锁不平衡(Linkage Disequilibrium, LD): 解释为什么即使是独立的基因型,在群体中也可能不是随机组合的,这与LD密切相关,并且是关联分析的基础。
全基因组关联研究(GenomeWide Association Study, GWAS): 这是现代统计遗传学的核心内容之一。你会学习GWAS的设计、数据处理、关联检验、多重检验校正(如Bonferroni校正、FDR)以及结果的解释和可视化(如Manhattan plot, QQ plot)。
多基因模型与多变量分析: 探讨如何同时考虑多个基因对性状的影响,以及如何将基因与环境因素整合到模型中进行分析。
基因环境互作(GxE): 研究基因表达或效应是否会受到环境因素的影响,反之亦然。

软件与实践:
学习统计遗传学离不开实际操作。R语言是目前最常用的统计分析软件之一,拥有大量专门用于统计遗传学分析的包(如`genetics`、`SNPRelate`、`snpReady`、`GWASpoly`等)。许多书籍和课程都会提供R语言的代码示例。
熟悉PLINK、GCTA、GEMMA等常用统计遗传学软件及其输入输出格式也是非常重要的。

给入门者的学习建议:

1. 打好数学基础: 如果你的统计学基础相对薄弱,建议先花一些时间回顾或学习基础的概率论和数理统计知识。
2. 循序渐进: 不要急于一开始就钻研复杂的模型。从基因频率、基因型频率、哈迪温伯格平衡开始,逐步理解群体遗传学的基本原理,再过渡到关联分析和GWAS。
3. 理论与实践结合: 尝试用实际数据或模拟数据来练习书本上介绍的分析方法。很多开源软件和教程都提供了数据和代码。
4. 理解生物学背景: 统计遗传学是生物学和统计学的交叉学科。理解一些基本的分子遗传学概念(如DNA、基因、等位基因、染色体)会对学习有很大帮助。
5. 多查阅文献: 在阅读书籍或讲义时,遇到的关键概念或方法,不妨去查阅相关的原始文献或综述,这能帮助你更深入地理解。
6. 参与讨论: 加入相关的学术论坛或在线社区,与其他学习者和研究者交流,可以解决很多疑问,也能了解最新的研究动态。

总而言之,统计遗传学是一个理论与实践紧密结合的领域。选择一本结构清晰、讲解透彻的入门书籍,并辅以在线资源和实践操作,你一定能在这个领域中找到自己的方向。祝你学习顺利!

网友意见

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对于统计遗传学(全基因组关联分析)的初学者来说,最难得莫过于入门,

好在GWAS问世以来已经过了十多年,该研究领域也形成了一定规模,基础内容逐渐充实,2020年出版的 An Introduction to Statistical Genetic Data Analysis 网罗该领域内研究背景,基础知识,常用工具介绍,代码实操等。

本书第一部分主要介绍相关基础内容,涵盖群体遗传学的基本概念,统计学基础,人类进化(Human evolution),GWAS,风险评分(PRS)等等基础内容。

第二部分介绍遗传数据的处理与使用,质控(QC),人群分层,PCA,等等GWAS的操作步骤。

第三部分则是介绍GWAS下游的分析方法,包括基因环境相互作用,PRS,数据可视化,MTAG,孟德尔随机化等。


原书链接: mitpress.mit.edu/books/

这本书难度适中,适合初学者入门,对于理解基础概念会有很大帮助,但深度不够,个人建议可以快速阅读这本书,掌握群体遗传学研究的大致框架后,针对感兴趣的领域查找文献原文来了解细节。也可以阅读Nature Reviews Genetics上关于GWAS的综述文章,对本领域入门很有帮助。


对于希望尝试更硬核内容的同学们,我还强烈推荐这本书,Handbook of statistical genomics,本书更偏向数理原理,有大量的公式推导等,非常刺激,对于无数理基础的初学者则不太推荐此书。


除了书籍以外,其他适合入门的资料还包括:

密西根大学的开设的biostats 666这门课的slides(听着这课的名字是不是就很6)(请记住这个这位大佬的网站Genome Analysis Wiki 以后你会用到无数次的),

Biostatistics 666: Main Page

该课程也涵盖了统计遗传学中重要的概念知识点,包括了基础概念以及部分统计原理,适合快速浏览:


华盛顿大学遗传统计学夏季学校 SISG 讲义:

除了理论基础,还有代码实操等。可以跟着代码一起练习,非常适合初学者。

GWAS and Sequencing Data


另外就是大阪大学遗传统计学夏季学校的讲义分享, 我最喜欢的零基础入门其实是这个,图文并茂, 概念细节比较到位(但是是日语的,有机会了给大家翻译):

slideshare.net/Yukinori


最后,当然,还有GWASLab的主页:GWASLab

博客连接:GWAS文章索引 – Article index

以及GWAS相关文章汇总:GWASLab:全基因组关联分析GWAS文章汇总(持续更新)

我会持续更新统计遗传学,生物信息学等相关中文内容,感谢大家的关注!

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