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CIM QTL mapping via multivariate statistical method in an outbred full-sib family
Branch: master
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README.md
example.txt
lrPlot.r
mvqtlcim-1.0-win32.zip
mvqtlcim-1.0-win64.zip
mvqtlcim-1.0-x64-linux.tar.gz
mvqtlcim-1.0-x64-macosx.tar.gz
mvqtlcim-1.1-win64.zip
mvqtlcim-1.1-x64-linux.tar.gz

README.md

Introduction

MVQTLCIM is a software package for composite inverval mapping QTLs with multivariate phenotype data in an outbred full-sib family. The software utilizes a genetic linkage map constructed with different segregation molecular markers such as 1:1, 1:2:1 and 1:1:1:1, and assumes that QTL may segregate in the five different segregation patterns on a specific position of the genetic map. It allows users to select the best QTL segregation pattern with AIC, BIC and TIC for a significant QTL. It also provides command line parameters to be chosen for alternative analyses, including the number of background markers, window size (Basten, et al., 1994), QTL segregation type, genetic map function and number of permutations. Specifically, when performing permutations to determine the empirical threshold of significant QTLs, mvqtlcim permits to use multithreads to accelerate computing speed. When an analysis completes, the software will generate two files for each QTL model, of which one contains the parameter estimates and the corresponding statistic values at every 1 cM on the genome, and the other saves the maximum LR value of each permutation. With these result files, we wrote an R script, lrPlot.r, to summarize the significant QTL information and generate scatter plots of LR against genome position. These plots can be optionally saved in pdf, jpg, png, tif or bmp format.

Usage

With the embedded example input file example.txt, users can get started with the following commands:
./mvqtlcim -i example.txt -b 5 -m 1
./mvqtlcim -i example.txt -b 5 -w 15.0 -p 1000 -t 20
Rscript lrPlot.r -i example_CIM_M1Rst.txt -p example_CIMPermuM1Rst.txt -w 1

One can directly run the commands, ./mvqtlcim and Rscript lrPlot.r, to show the usages of mvqtlcim and lrPlot.r, respectivley, as follows

Usage: mvqtlcim <-i inputfile.txt> [options]  
Options:  
        -b INT  	number of background markers [15]  
        -w FLOAT	window size [10.0]  
        -m STR		qtl models chosen from 1 to 5,such as '134' and '235' [12345]  
        -f INT		genetic map function, 1 for Haldane and 2 for Kosambi [1]  
        -p INT		number of permutaions [0]  
        -t INT		number of threads [1]  
        -a FLOAT	threshold of p-value for a marker to be added in stepwise regression [0.05]  
        -d FLOAT	threshold of p-value for a marker to be deleted in stepwise regression [0.10]  

Usage: Rscript lrPlot.r -i qtlrstfile [options]
Options:
    	-p	str	result file for permutations
        -w	int	just taking the value of 0, 1 or 2 [0]
		        0: manually giving the threshold value
		        1: genome-wide threshold determined by permutations
		        2: linkage-group-wide threshold determined by permutations
        -s	float	significant level in(0.0001,0.2) [0.05]
        -t	str	the plot format of 'pdf','png','jpg','tif' and 'bmp' [pdf]
        -v	float	giving the threshold value manually

Input data

The input data is formated in a plain text as the following example file. In the marker data part, the first column is the serial number of linkage groups, the second the serial number of markers within a linkage group, the third the marker distance from the first marker within a linkage group, the fourth and fifth the marker phases of parents P1 and P2, respectively, and from the sixth column on, each is the marker genotype of an individual at the marker. Similarly, from the six column on in the trait data part, each cell is a trait value at a time point of an individual. In addition, a missing genotype is coded by "--", but missing phenotype data are not allowed.

Pop_Type:	F1  
Sample_Size:  300  
Linkage_Group_Number:  5  
Marker_Number_Within_Groups:  
LG1	11  
LG2	11  
LG3	11  
LG4	11  
LG5	11  

Marker_Data:
LG	Marker	Distance	P1_Phase	P2_Phase	#1	#2	#3	#4	#5	#6	#7	#8	#9	#10	#11	#12	#13	#14	#15	#16	#17	#18	#19	#20	#21	#22	#23	#24	#25	#26	#27	#28	#29	#30	#31	#32	#33	#34	#35	#36	#37	#38	#39	#40	#41	#42	#43	#44	#45	#46	#47	#48	#49	#50	#51	#52	#53	#54	#55	#56	#57	#58	#59	#60	#61	#62	#63	#64	#65	#66	#67	#68	#69	#70	#71	#72	#73	#74	#75	#76	#77	#78	#79	#80	#81	#82	#83	#84	#85	#86	#87	#88	#89	#90	#91	#92	#93	#94	#95	#96	#97	#98	#99	#100	#101	#102	#103	#104	#105	#106	#107	#108	#109	#110	#111	#112	#113	#114	#115	#116	#117	#118	#119	#120	#121	#122	#123	#124	#125	#126	#127	#128	#129	#130	#131	#132	#133	#134	#135	#136	#137	#138	#139	#140	#141	#142	#143	#144	#145	#146	#147	#148	#149	#150	#151	#152	#153	#154	#155	#156	#157	#158	#159	#160	#161	#162	#163	#164	#165	#166	#167	#168	#169	#170	#171	#172	#173	#174	#175	#176	#177	#178	#179	#180	#181	#182	#183	#184	#185	#186	#187	#188	#189	#190	#191	#192	#193	#194	#195	#196	#197	#198	#199	#200	#201	#202	#203	#204	#205	#206	#207	#208	#209	#210	#211	#212	#213	#214	#215	#216	#217	#218	#219	#220	#221	#222	#223	#224	#225	#226	#227	#228	#229	#230	#231	#232	#233	#234	#235	#236	#237	#238	#239	#240	#241	#242	#243	#244	#245	#246	#247	#248	#249	#250	#251	#252	#253	#254	#255	#256	#257	#258	#259	#260	#261	#262	#263	#264	#265	#266	#267	#268	#269	#270	#271	#272	#273	#274	#275	#276	#277	#278	#279	#280	#281	#282	#283	#284	#285	#286	#287	#288	#289	#290	#291	#292	#293	#294	#295	#296	#297	#298	#299	#300
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5	9	80	b|a	b|a	bb	bb	aa	aa	bb	ab	ab	aa	ab	aa	bb	ab	bb	bb	ab	bb	aa	ab	ab	aa	ab	ab	aa	aa	aa	aa	ab	ab	ab	bb	ab	bb	ab	bb	ab	bb	aa	bb	ab	aa	aa	bb	bb	ab	ab	aa	ab	ab	aa	ab	ab	ab	bb	ab	bb	ab	ab	aa	bb	bb	aa	bb	bb	aa	ab	ab	ab	bb	ab	bb	ab	aa	ab	aa	bb	aa	aa	bb	bb	ab	ab	ab	ab	aa	aa	aa	bb	aa	bb	ab	ab	aa	bb	ab	ab	bb	aa	ab	ab	aa	ab	bb	aa	bb	ab	aa	aa	bb	ab	aa	ab	bb	ab	bb	ab	ab	bb	ab	aa	ab	aa	ab	ab	bb	ab	bb	ab	bb	bb	ab	bb	ab	ab	ab	ab	aa	aa	aa	bb	ab	ab	ab	aa	bb	ab	ab	aa	ab	aa	bb	ab	aa	ab	bb	aa	ab	ab	ab	ab	bb	aa	aa	ab	ab	ab	bb	ab	ab	aa	bb	aa	ab	ab	ab	bb	bb	aa	ab	ab	ab	ab	bb	bb	bb	ab	ab	ab	ab	bb	ab	ab	ab	ab	ab	ab	ab	aa	ab	ab	ab	ab	ab	bb	ab	bb	bb	ab	ab	bb	aa	ab	bb	ab	bb	bb	ab	aa	ab	ab	aa	aa	bb	bb	bb	bb	ab	aa	aa	aa	ab	bb	bb	ab	bb	bb	ab	aa	bb	bb	aa	aa	ab	bb	ab	ab	bb	aa	aa	bb	ab	ab	ab	aa	ab	bb	ab	bb	bb	aa	ab	ab	aa	aa	ab	bb	aa	bb	ab	aa	ab	ab	ab	aa	ab	bb	ab	ab	bb	ab	bb	aa	aa	bb	ab	ab	aa	ab	aa	ab	bb	ab	aa	bb	aa	ab	ab	ab	ab	ab	ab
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5	11	100	b|a	c|d	ac	ac	ad	ad	bc	bc	ad	bd	bd	bd	ac	ac	ac	bc	bd	bc	ad	bc	ac	bd	ac	ac	bd	bd	bd	ad	ac	bc	ac	ac	ad	ac	bc	ad	ad	ac	ad	ac	bc	ad	ad	ad	bc	bd	bc	ac	ad	bc	ad	bc	ac	ac	bc	ac	bd	bd	ad	ac	bc	ac	bd	bc	bc	ad	ac	bd	ad	bc	bd	ad	ad	bd	bc	bd	bc	bd	ad	ac	bc	ad	ac	ac	ad	bc	ad	bd	bc	ad	bc	bd	ac	bd	bc	ad	ac	ac	ad	bd	ad	ad	ad	bc	bd	ac	ad	ac	bd	bc	bd	ad	ac	ac	bd	ac	bd	bc	bc	bc	ad	ad	ad	ad	bd	bc	ac	ac	bc	bc	ac	ad	ac	ad	ad	ad	ac	ad	bd	ac	ad	bc	ac	bc	bd	bc	bc	ad	bc	bd	ad	bc	ad	bd	ac	ac	bd	ad	bd	bc	ad	ad	ac	ad	bc	ac	ad	bd	bc	ad	ad	ac	ad	ac	ac	ad	bc	bc	ad	ac	bd	ad	ad	ac	bd	ac	ad	ac	bd	ac	ac	bd	ac	bd	bc	ad	bd	ac	ad	ac	bc	bd	bd	bd	ac	ac	bc	bc	bc	bd	bc	bc	bd	bc	ad	ad	bc	ad	ad	ac	ac	ad	ac	ac	ac	ad	ac	bd	ac	bd	ad	ac	bd	bd	ad	ad	ac	bd	ad	ad	ad	ad	ad	bd	bc	ac	ac	bc	bd	ad	bc	ac	ad	ad	bd	ad	ac	bc	ac	ac	bc	ad	ad	ad	ad	ad	bc	bd	bc	bc	ad	bd	bd	ac	ad	bd	ac	ac	bd	ac	ac	ad	bd	bd	bc	bd	ac	ad	bd	bd	bc	bd	ac	bd	ad	ad	ad	ac	ac	bd	ad	bd

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6	6	NA	NA	NA	152.6009	109.8554	93.7999	172.2819	128.2596	96.8506	61.714	144.8582	80.4798	182.7186	136.6291	95.7295	181.0098	101.3339	81.7081	88.7743	152.7759	152.1373	152.897	126.0633	139.034	144.3103	80.4903	90.0222	95.1602	102.2697	81.7412	112.6211	135.0196	99.9156	140.6014	147.757	100.648	124.7728	132.743	103.2185	108.5922	140.296	64.7468	124.1421	157.8388	162.1522	77.2531	115.8733	139.3613	134.3131	102.5013	97.4687	113.8065	104.0356	122.049	138.3549	201.4758	163.2587	113.5837	145.8317	88.9581	160.7975	159.3298	145.0636	109.6767	99.7594	115.1604	160.1042	151.1911	64.0219	95.5202	144.6145	77.5535	166.7412	139.0661	168.3532	142.8886	102.3701	100.2271	161.297	83.1359	102.8224	131.4476	111.4176	132.8935	102.1256	160.7421	102.8812	161.9411	108.4599	99.8715	189.7157	143.9276	102.0854	153.2359	126.9428	66.5635	79.5828	101.8603	81.688	151.7566	155.9522	77.2213	135.9031	83.7202	84.3644	100.1137	166.9731	115.3757	124.7909	139.3527	110.463	150.5613	137.9644	116.2482	54.8682	116.7073	84.784	137.2826	162.0889	101.0917	142.8888	138.1889	160.0981	123.0799	89.3469	156.5246	130.1882	116.0301	150.4726	121.1563	86.6683	121.6933	117.475	157.6052	86.9332	78.0833	122.0286	112.8891	106.0578	171.6257	139.6121	103.7289	106.7412	120.291	184.4385	82.8354	128.7347	79.6395	109.9963	89.7628	78.8107	138.0089	98.6097	147.9352	82.0418	205.9678	113.6201	98.3503	124.2901	138.278	112.2153	90.3838	96.1608	172.2691	80.4737	134.2857	161.82	161.6135	118.1746	128.2958	142.3308	91.2608	117.6454	119.2236	102.6681	100.1846	109.8845	118.7644	101.1815	111.293	124.5897	144.9184	140.5172	152.6697	77.8937	119.69	122.3803	129.0367	148.095	72.2392	163.3173	140.3327	164.7607	148.4402	114.1228	110.7575	109.8417	92.5448	99.7787	80.0142	102.6809	169.2956	97.9281	105.9931	127.7148	100.519	135.1706	127.8332	156.3132	149.0732	178.8733	77.676	136.0967	113.3805	117.2293	138.688	152.0579	110.0363	105.3709	105.6097	85.5199	123.2732	102.1562	124.8239	115.7235	100.2674	94.4961	127.314	119.0718	151.8247	88.0035	141.3125	142.6607	110.1721	145.5211	129.9184	112.1528	135.7543	82.5199	113.3859	122.5613	127.6953	140.0963	132.1507	153.1628	183.8344	185.7494	163.4137	117.6732	148.8469	94.1912	83.7873	138.6503	111.4731	125.0931	173.7523	115.6435	107.808	146.6254	144.0565	113.3217	75.87	154.0803	130.3388	108.3001	114.1718	93.4466	77.9432	94.662	149.6193	118.221	119.7152	119.0979	97.012	109.5019	157.4114	93.3076	102.0896	153.8237	79.7026	74.3999	173.9904	118.0386	195.1499	169.9241	106.4234	94.0889	144.1345	153.4288	124.6056	128.6346	144.3491	193.2802	134.9716	150.0698	89.5224	131.8714	117.4634	125.4691	73.8467	138.86	112.4096	117.9947
7	7	NA	NA	NA	160.0292	108.6432	95.1248	175.6541	135.6756	97.8879	65.7146	151.4869	88.7097	188.2085	147.0119	106.453	186.8299	101.5458	87.7464	88.4222	151.9382	160.4099	156.5982	132.7883	146.6923	154.3278	86.1174	97.4019	100.3509	105.8291	88.619	113.6667	137.8399	106.9508	143.8216	152.6683	102.398	127.1827	136.3746	109.3336	115.7654	142.8414	59.7236	131.3071	155.9046	164.1612	74.5043	117.9572	147.2294	146.021	106.7097	103.3629	125.8241	106.1031	131.0462	141.3365	198.2524	169.1138	118.5842	153.7096	91.3039	165.1251	162.0608	150.0339	112.737	103.9207	122.6294	166.8307	161.6252	68.2395	102.0563	149.6684	82.7602	174.2362	142.2362	168.8192	137.0749	102.7432	108.565	160.2458	83.4484	101.591	138.3585	119.3366	138.2467	105.8893	162.4848	106.1807	164.2312	111.3762	108.0756	193.579	147.7403	103.0399	153.1815	136.8861	70.3676	84.5629	98.9008	87.1596	155.4007	165.2249	75.2401	139.8683	84.7023	84.2373	97.9834	174.4215	113.7747	125.3377	149.395	116.3951	157.4191	141.6271	118.0142	60.2877	118.6361	84.062	144.1763	167.0497	107.5138	150.6576	141.4515	168.0043	129.6903	96.4166	161.4661	132.9789	122.4429	153.9366	127.6968	78.2039	125.4708	124.4861	160.1694	91.3161	80.6717	123.3572	116.1893	105.7051	181.0634	149.4793	104.8045	108.6648	132.315	181.855	86.7794	129.7794	93.9466	115.6541	92.4344	76.0404	142.177	100.4388	145.6295	90.0797	207.0638	117.805	109.7925	139.6384	144.1049	109.0077	96.5076	88.1204	173.2687	87.0196	139.0927	171.7811	167.6196	121.4473	133.7556	151.6329	101.2612	116.1674	124.2195	108.6046	100.7791	106.7092	117.5626	108.7372	121.3553	124.0569	150.2818	152.2698	163.9104	79.3391	125.6761	127.9216	135.2773	154.3822	78.0447	168.2761	140.9857	167.0836	145.0187	119.0874	105.5325	115.694	93.7982	107.1173	85.4525	98.1982	178.1576	93.6746	103.6018	130.8208	99.48	139.4639	135.8044	158.994	157.5285	181.2714	74.7978	140.8604	115.1304	114.5271	138.2007	154.5112	114.2822	103.5989	102.9748	84.8498	118.4205	101.4296	125.7255	120.7261	102.7683	100.1077	127.8721	111.1017	157.35	85.6716	152.3318	144.7323	117.9371	146.0853	141.6668	117.032	132.9159	89.4567	116.1768	124.3115	136.95	143.1748	145.6896	156.199	192.2414	189.7087	167.758	112.1317	148.5515	93.5644	88.2419	149.6439	110.8078	123.2373	173.7475	121.1625	117.15	156.1235	152.3855	121.5636	78.6567	166.2338	137.1263	113.761	118.816	101.6543	78.2626	95.0825	159.9234	119.5939	130.0211	117.3924	97.599	114.3039	169.5932	96.7479	108.452	156.6276	77.3435	76.4504	172.0769	117.3186	203.6313	177.829	113.8207	97.0154	146.9621	152.8857	126.5177	128.4768	149.8103	197.0188	135.5129	158.405	93.5239	136.4553	125.8429	130.6604	81.1471	134.6532	119.9202	114.8988
8	8	NA	NA	NA	161.5856	105.4168	101.5271	183.1982	137.2519	105.3975	62.5234	157.034	100.3659	191.4305	152.2024	111.7618	185.2192	97.2089	90.7251	82.6475	154.9338	161.0658	149.183	132.2633	150.5747	154.3148	89.209	98.673	103.3516	107.8598	91.8792	110.8875	140.803	109.2208	153.5394	161.6584	103.6451	130.0961	136.4241	100.0362	120.802	143.4272	64.5846	127.1539	154.5918	159.4676	74.6196	127.5804	152.4573	146.8216	109.5293	100.3256	133.9768	110.4279	126.6854	135.0043	204.0904	173.2454	118.1793	154.5449	97.5449	173.983	170.0438	150.0191	110.5067	108.8018	126.9402	167.0592	168.2786	73.9292	98.6613	149.4998	78.0305	180.3276	137.5247	172.812	137.6081	105.1584	104.1455	158.7045	85.0415	107.7484	146.7519	119.1914	144.9961	108.7307	173.9516	109.0407	163.2122	114.5929	108.2746	200.363	149.649	96.7934	156.115	135.9869	69.4995	80.3773	103.3264	85.5654	166.9555	166.0008	78.3371	145.4083	85.9477	93.0875	94.2294	183.1013	113.9486	125.2893	151.2562	118.9286	152.6978	148.7942	115.8865	59.1867	120.0574	86.4667	146.6661	164.2105	110.2833	157.1371	148.9481	173.8313	132.4654	101.013	163.9479	141.4322	119.462	153.4641	137.5746	76.5631	122.7713	122.6588	157.8413	88.9256	83.2275	119.9785	111.8998	110.6992	180.2684	150.7423	108.69	108.1755	138.1561	187.4117	87.1403	128.8479	105.0034	119.8795	100.9622	72.9734	139.0278	102.8788	156.6005	93.0414	203.179	127.7	119.0136	146.3376	141.0892	112.3091	99.3556	98.9591	168.5011	86.1935	144.7676	168.1712	173.8956	120.7568	143.9368	156.835	96.8335	120.9942	129.3127	108.2109	97.0908	107.1086	111.5526	111.5445	126.0018	128.4385	141.274	150.7077	167.5935	80.5399	130.3544	128.0085	137.0697	157.3207	76.9499	164.7873	141.9767	174.0692	150.0189	119.0225	102.23	112.2563	92.3903	107.8511	84.7039	91.4034	185.0377	83.6757	108.4561	135.7885	103.1342	149.0368	133.7701	167.4967	159.2377	187.4435	80.2837	142.6841	119.5827	120.9903	142.6934	153.6327	118.5303	97.2517	106.2604	88.798	120.3171	100.8528	132.7059	126.6699	110.6115	99.3635	138.4543	109.0683	161.0148	81.5533	158.0325	144.4722	114.0381	149.3797	141.0091	110.6158	144.4366	94.0689	114.4609	120.2493	144.5615	147.0335	147.1742	156.7111	190.3066	190.884	172.2561	111.1411	153.9737	97.8678	92.4152	154.5206	109.3768	132.1397	170.0122	129.4062	119.0279	153.6416	153.8555	120.8601	69.1116	168.0641	136.8665	117.3137	119.708	104.8159	73.958	94.9688	164.9439	127.4608	134.8527	117.1973	99.358	116.9072	182.274	99.9495	99.4936	154.7725	74.5617	84.7766	169.5583	121.0957	208.1655	180.6569	109.0977	103.1818	153.6328	156.0022	121.934	128.8155	146.3134	201.744	139.863	156.2526	98.4187	135.8232	133.5798	127.9598	82.5153	144.1805	120.4567	117.8873

Output

For exmaple, when you run the command
./mvqtlcim -i example.txt -b 5 -w 15.0 -p 1000 -t 30 -m 1
you will have two result files, "example_CIM_M1Rst.txt" and "example_CIMPermuM1Rst.txt", and a fold, "permu1". You can ignore the files in the fold, because all the permutaion results are summarized in the file "example_CIMPermuM1Rst.txt". The columns in "example_CIM_M1Rst.txt" are described as following.

Column	Description  
1	No. for linkage groups  
2	No. for marker intervals within a linkage group  
3	Position of a putative QTL within a marker interval  
4	Cumulative position of the QTL along the whole linkage groups (chromosomes)  
5	Log likelihood under H0  
6	Log likelihood under H1  
7	Log likelihood ratio (LR)  
8	No. for the QTL model used  
9	AIC value  
10	BIC value  
11	TIC value  
12-19	The estimates for vector mu1  
20-27	The estimates for vector mu2  
28-91	The estimates for matrix sigma arranged by row  

With the two files generated above, when you run
Rscript lrPlot.r -i example_CIM_M1Rst.txt -p example_CIMPermuM1Rst.txt -w 1
it will generate two files. One is "example_CIM_M1Rst_SigQtl_W1_0.05.txt", which contains the results in the positions where the peak LR value is above the threshold. The other is a pdf file, namely "example_CIM_M1RstLRS_W1_0.05.pdf", plotting the profile of LR against the genome position.

Reference

Fenxiang Liu, Chunfa Tong*, Shentong Tao, Jiyan Wu, Yuhua Chen, Dan Yao, Huogen Li, Jisen Shi. 2017. MVQTLCIM: composite interval mapping of multivariate traits in a hybrid F1 population of outbred species. BMC Bioinformatics,18:515

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