全基因组选择模型研究进展及展望

全基因组选择是一种利用覆盖全基因组的高密度标记进行选择育种的新方法,可通过早期选择缩短世代间隔,提高育种值估计准确性等加快遗传进展,尤其对低遗传力、难测定的复杂性状具有较好的预测效果,真正实现了基因组技术指导育种实践。随着芯片和测序技术日趋成熟,高密度标记芯片检测成本不断降低,全基因组选择模型的不断升级和优化,预测准确性不断提高,全基因组选择已成为动物遗传改良的重要手段和研究热点。目前,全基因组选择已经成为奶牛遗传评估的标准方法,并取得重要进展,在其它物种中的应用正在逐步开展。本文主要对全基因组选择的统计模型发展进行综述,总结全基因组选择在动物遗传育种中的应用现状,讨论当前存在的问题,并对全基因组选择模型的发展方向和应用前景进行展望。

BCL10、Nramp1基因多态性与大白仔猪断奶前腹泻关联分析

为研究大白猪BCL10基因和Nramp1基因的单核苷酸多态性,并寻找与大白仔猪断奶前腹泻相关的分子标记,构建490头大白仔猪群体,对仔猪断奶前腹泻情况进行统计,利用PCR-RFLP法检测BCL10基因3′端1149T/C位点和Nramp1基因第六内含子NdeⅠ酶切位点多态性,同时与腹泻频率、腹泻指数和部分生长性状进行关联分析。结果显示:大白仔猪断奶前腹泻率为32.0%,重度腹泻个体的21日龄平均断奶重比正常个体低13.0%,日增重低16.2%,而且大白仔猪在7~11日龄和17~21日龄存在2个断奶前腹泻小高峰。仔猪腹泻粪便病原检测结果表明,22.5%的样本检出为沙门氏菌感染,17.5%的样本检出为致病性大肠杆菌感染。关联分析结果表明:BCL10基因多态性与初生重相关联(P<0.05),TT型个体初生重大于TC型个体,差异显著(P<0.05);BCL10基因多态性与腹泻频率、腹泻指数相关联,差异极显著(P<0.01),个体腹泻频率、腹泻指数均表现为TT>TC>CC,CC与TC之间差异显著(P<0.05),CC与TT之间差异极显著(P<0.01);Nramp1基因多态性与腹泻频率、腹泻指数相关联,差异极显著(P<0.01),个体腹泻频率、腹泻指数均为AA、AB型大于BB型,且AA型与BB型差异显著(P<0.05),AB型与BB型差异极显著(P<0.01)。研究结果表明,BCL10基因和Nramp1基因不同基因型对大白仔猪断奶前腹泻有显著影响,Nramp1基因与猪沙门氏菌感染导致的腹泻有关,BCL10基因3′端1149T/C位点和Nramp1基因第六内含子NdeⅠ酶切位点可以作为大白仔猪断奶前抗腹泻育种分子标记。

氨基酸螯合金属盐对肉用仔鸡饲养效果的研究

用刚孵出的美国AA肉用仔鸡324只,随机分成6组,每组基础日粮相同,第1组添加无机锌、铜、锰硫酸盐,第2、3、4组分别添加氨基酸螯合铜,锌锰一种,另两种为无机硫酸盐,第5组三种氨基酸螯合铜、锰、锌均添加,第6组添加无机硫酸铜、锰、锌和氨基酸水解液。试验结果表明,使用氨基酸螯合金属盐的2—5组对肉用仔鸡增重效果显著(P<0.05),其中,以第5组为最好。与对照组(1组)相比增重提高5.77×10^(-2),而料肉比降低了3.59×10^(-2)。从经济效益上比较,以第4组添加氨基酸螯合锰为最好。通过屠宰试验,测定羽毛、血、肝、胫骨中铜,锰,锌的含量,以第4组锰的沉积量比对照1组有明显提高,锌,铜则无明显差异。氨基酸螯合金属盐对胴体品质无明显影响。

母猪骨密度特征鉴定及品种、胎次对骨密度的影响研究

为探究母猪肢蹄骨密度特征以及品种和胎次对骨密度的影响,本研究对广西某规模化种猪场1~8胎次的1 006头纯种丹系母猪进行骨密度特征鉴定及统计分析,测定群体包括杜洛克母猪107头、长白母猪294头、大白母猪605头,通过种猪肢蹄骨密度特征鉴定,研究品种和胎次与母猪骨密度的关系。结果表明:杜洛克母猪群体中骨质偏少和骨质疏松所占比例最大,杜洛克母猪的骨密度值极显著低于大白母猪和长白母猪,长白母猪与大白母猪的骨密度差异不显著;母猪骨密度与其胎次呈一定的正相关关系,其可决系数R^2为0.902 9。这意味着品种和胎次对母猪骨密度均存在影响,规模化猪场可根据品种和胎次进行母猪肢蹄疾病的防护管理,降低母猪因肢蹄问题而淘汰的发生概率。

猪主要经济性状的基因组选择研究

旨在系统比较GBLUP、SSGBLUP、BayesA、BayesB、BayesC、BayesLASSO、BSLMM和BayesR等8种方法对猪重要经济性状基因组选择的准确性。本研究以本实验室收集的2 585头大白猪达100kg日龄、达100kg背膘厚和母猪乳头数3个性状为分析对象,结合猪50K基因芯片分型数据,以加性模型为基础,利用5倍交叉验证比较8种方法的基因组选择准确性。研究发现,基因组选择的准确性与不同性状估计遗传力呈正相关。交叉验证结果表明,预测准确性最高的性状为达100kg日龄,但不同方法在不同性状中表现并不完全相同,在达100kg日龄和达100kg背膘厚中SSGBLUP基因组预测准确性均为最高,而在母猪乳头数中BayesA的基因组预测准确性最高。综上表明,对小样本开展基因组预测时,中、高等遗传力性状可以选择SSGBLUP方法,低等遗传力性状可以选择BayesA方法。如何优化和选择一种广泛适用于所有性状的方法,可能是未来研究的方向。

猪基因组选择“两步走”策略的计算机模拟评估

【背景】基因组选择育种自2001年被MEUWISSEN等提出以来,已广泛应用在奶牛、猪等重要家畜的育种中,并显著加快了其重要经济性状的遗传改良速度。2017年,在全国畜牧总站的组织协调下,在全国生猪遗传改良计划框架内,猪全基因组选择育种平台项目正式启动。【目的】尽管基因组选择在种猪选育中取得了良好的效果,基因分型技术的不断升级也带来了成本的持续下降,但对于我国多数核心育种场依然面临着基因芯片分型个体数量不足、基因组选择实施流程不完善等问题,限制了该技术的大规模推广应用。结合我国生猪育种的实际情况,研究提出了一种"终测选择-早期选择"的"两步走"基因组选择策略。"终测选择"指在终测结束后利用一步法基因组BLUP对后备猪进行遗传评估,当群体中芯片分型个体数量达到一定规模后进行"早期选择"。【方法】以杜洛克、长白和大白三个种猪品种真实的50K基因芯片数据作为基础群体对不同品种分别进行大群模拟,共模拟4个世代,前3个世代作为基础群体,第4个世代作为测试群体,每个个体模拟两个性状(中等遗传力性状和低遗传力性状),利用猪基因组选择育种平台基于HIBLUP软件计算不同品种、不同性状的育种值,比较一步法基因组BLUP和常规BLUP两种方法的预测准确性。根据测试群个体有无终测成绩对其基因组育种值影响大小来评估早期选择效果。【结果】分析表明在3个品种内中等遗传力性状的终测选择效果和早期选择效果均好于低遗传力性状。一步法基因组BLUP的选择准确性均优于常规BLUP的选择准确性,并且随着测试群中芯片分型个体数量的增加、群体规模的扩大,预测准确性越来越高。一步法基因组BLUP的早期选择效果好于常规BLUP,当群体中芯片数量达到2000张时就可以开展早期选择,阉割排名后30%的个体,可以保证前1%的优秀个体不会被错误淘汰,并且随着芯片数量的增加、早期选择的效果会越来越好。【结论】基因组选择"两步走"的策略符合我国国情、容易在生猪育种中推广实施。当芯片数量较少时,可以开展"终测选择",一定程度上提高选择的准确性,提高育种效率;当芯片数量较多时,可以开展"早期选择",对排名靠后的猪只个体进行早期阉割,增加优秀个体的测定量,增大选择强度、加快遗传进展。"两步走"策略符合我国生猪产业基因组选择育种的实际需求,该策略的实施将有利于推动我国猪基因组选择的应用、加快种猪改良进程。