案例三：小麦种质资源的遗传多样性分析

国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）保存了超过15万份小麦种质资源。生物信息学分析揭示了这些资源的遗传结构和多样性分布：
1. SNP基因型：使用35K SNP芯片对约8,000份核心种质进行基因分型。
2. 群体结构：STRUCTURE分析识别出4个主要亚群，对应不同的地理来源和育种历史。
3. 多样性评估：比较地方品种和现代育成品种的遗传多样性，发现现代品种的有效等位基因数（Ne）降低，表明育种过程中存在遗传瓶颈。
4. 核心种质构建：基于等位基因丰富度，从8,000份种质中选择约1,000份核心种质，保留了>95%的等位基因。
5. 优异等位基因发掘：GWAS分析在核心种质中鉴定了与产量、抗病性、品质相关的多个显著位点。

# 使用scikit-allel进行群体遗传分析
import allel
import numpy as np
# 读取VCF文件
callset = allel.read_vcf('wheat_samples.vcf.gz', 
                          fields=['calldata/GT', 'variants/POS', 'samples'])
gt = allel.GenotypeArray(callset['calldata/GT'])
# 计算等位基因频率
ac = gt.count_alleles()
# 计算多态性信息含量（PIC）
n = ac.sum(axis=1)
p = ac[:, 0] / n
q = ac[:, 1] / n
pic = 1 - (p**2 + q**2) - 2 * p**2 * q**2