个体近交系数的BASIC电算程序

在高等动植物的遗传改良中,人们经常通 过近交选育出遗传优秀的个体。为度量生物个 体的近交程度,需要根据谱系估计生物个体的 近交系数。估计个体近交系数的一般原理和方 法已经解决,有关论述可参阅吴仲贤著《统计遗 传学》一书。本文主要是依据一般原理和方法, 研讨如何应用微型电子计算机准确、快速地计 算出任何系谱上全部个体的近交系数以及全部 个体间的亲缘系数,并提供各种型号微型机均 可使用的BASIC 语言软件程序与具体方法。     

藉遗传标记评价动物个体近交程度

目的评价动物个体近交程度所需的遗传标记数量。方法通过计算机模拟动物近交系的建立过程,比较不同数量遗传标记估计的个体纯合度与相应世代近交系数的差异。结果 1000次模拟中各世代10个个体不同数量的标记组合计算的纯合度平均值与该世代个体的近交系数都存在差异,使用75个标记所获得的个体纯合度与相应近交系数差异最小的有8个世代,其他组合差异最小的世代为0～3个。随着标记数量的增加,单次模拟所获得标记基因纯合度的最大值和最小值逐渐向真实近交系数接近。结论使用少量的标记评价个体近交程度将存在较大的偏差,标记数量越少,偏差越大,当选用多态性丰富标记数接近75万个时,这种偏差会降到最低,标记数量进一步增大并不能提高评价的准确性。     

小种群的遗传变异和近交衰退

小种群一般拥有较小的遗传变异.当前人为干扰和破坏造成了生物种群个体数量减少,导致种群遗传多样性丧失,引起近交衰退,影响到种群后代适应性.产生近交衰退的原因是近交增加了有害等位基因纯合几率,导致个体适应能力下降.近交衰退受交配系统、世系效应、环境胁迫等的影响.在物种保护和恢复过程中,要防止近交衰退.     

利用高密度SNP标记分析中国荷斯坦牛基因组近交

畜禽育种中传统上利用系谱信息评估群体近交程度?近年来随着高通量单核苷酸多态(single nucleotide polymorphism, SNP)检测成本降低,使利用基因组信息分析真实的基因组近交程度成为可能?本研究利用牛54 K SNP 芯片数据统计了北京地区2107头荷斯坦牛基因组上的长纯合片段(runs of homozygosity, ROH)的频率和分布,计算了2种基因组近交系数,即染色体上ROH的长度占基因组总长度的比例(Froh)及个体所有标记基因型中纯合子所占比例,即基因组纯合度(Fhom),进而分析了两种基因组近交系数之间的相关性以及基因组近交与系谱近交系数之间的相关性?结果表明,共检测到44 676个ROH片段,其长度主要分布在1~10 Mb之间?不同长度的ROH散布于个体基因组内,短ROH较长ROH更为常见?ROH在染色体上并非均匀分布,ROH频率最高的区域为10号染色体中部?两种基因组近交系数之间相关性很高(91%以上),但基因组近交与系谱近交之间的相关性较低(低于50%)?系谱完整性是影响基因组近交与系谱近交结果一致的重要因素,基因组近交系数能够反映个体真实的近交,本研究为评估群体近交水平提供了有力工具?     

中国10个地方猪种的群体近交程度分析

利用微卫星标记估计了中国10个地方猪种的群体近交系数。结果表明: 在随机交配群体中, 贵州小型香猪的近交系数最高为0.1992, 汉中黑猪的近交系数最低为0.0727。F检验表明, 品种间近交系数的差异不显著(P>0.05)。在近交群体中, 贵州小型香猪近交系和巴马香猪近交系的近交系数分别为0.5907和0.4761。     

近交衰退:我们检测到了吗

近交衰退产生的原因是近交增加了有害等位基因纯合几率,导致个体适应能力下降。种群变小是导致近交衰退的主要原因,但在实际研究中发现近交衰退并非一定明显表现出来,这可能有以下几个主要的原因遗传负荷的淘汰、在较好的环境下近交衰退会表现不明显、并非能在所有性状中检测到近交衰退、近交衰退只出现在某些发育阶段和不同家系、种群、个体中的近交衰退程度不同。这提示我们近交衰退与生态及遗传密切相关。     

微卫星标记分析白斑狗鱼遗传多样性

为了解我国境内白斑狗鱼(Esox lucius)野生群体的遗传多样性现状,利用8对微卫星引物对额尔齐斯河流域185河段、635河段、乌伦古湖及吉力湖4个地理群体的遗传多样性进行了研究。结果显示,8个微卫星位点的平均等位基因数为6.625 0,多态信息含量为0.603 6～0.656 5,可有效用于白斑狗鱼遗传多样性和遗传结构分析。4个群体的平均期望杂合度为0.712 6～0.660 0,表明我国境内野生白斑狗鱼群体有较高的遗传多样性水平。整个群体的总近交系数为0.266 6,少数个体存在近交现象,白斑狗鱼群体有近交倾向。平均分化系数为0.062 2,群体间的遗传变异占总群体变异的6.22%,白斑狗鱼各群体间的分化程度不大。群体间的基因流值变化范围为10.077 5～3.360 6,说明白斑狗鱼不同群体间存在较为广泛的基因交流。     

性状遗传力与QTL方差对标记辅助选择效果的影响

在采用动物模型标记辅助最佳线性无偏预测方法对个体育种值进行估计的基础上,模拟了在一个闭锁群体内连续对单个性状选择10个世代的情形,并系统地比较了性状遗传力和QTL方差对标记辅助选择所获得的遗传进展、QTL增效基因频率和群体近交系数变化的影响。结果表明：在对高遗传力和QTL方差较小的性状实施标记辅助选择时,可望获得更大的遗传进展;遗传力越高,QTL方差越大,则QTL增效基因频率的上升速度越快;遗传力较高时,群体近交系数上升的速度较为缓慢,而QTL方差对群体近交系数上升速度的影响则不甚明显。结合前人关于标记辅助选择相对效率的研究结果,可以认为：当选择性状的遗传力和QTL方差为中等水平时,标记辅助选择可望获得理想的效果。     

动物基因组选配方法与应用

基因组选择(genomic selection, GS)是利用覆盖基因组的分子标记预测动物个体的估计育种值,可以提高选择的准确度和选择强度,缩短世代间隔,做到早选、准选,使动物育种发生了巨大变革。过去的10多年间,基因组选择技术应用于奶牛等动物的育种中,使种用动物的选择更为准确,遗传进展得到大幅提高。但基因组选择通常重视目标性状的遗传进展,而忽略了配种亲本个体间的遗传关系,因此也没有考虑到后代群体中近交程度的增加、遗传多样性的降低以及有害基因的纯合等问题,因此难以维持长期的遗传进展。2016年,一种具有可持续性的遗传选择方法被正式提出,称为基因组选配(genomicmating,GM)。该方法利用待选种用个体的基因组信息实施优化的选种和选配,可以控制群体近交的增长速率,实现长期且可持续的遗传进展。因此基因组选配方法比基因组选择的方法更适合于现代动物育种,尤其适用于地方品种的保护和遗传改良。本文综述了基因组选配的基本概念、方法和应用,并通过模拟的方法比较了6种选配方案的选择效果,旨在为动物育种方法的应用提供参考。     

动物模型的特征

动物模型是一系列具有不同结构的线性混合模型,共同特征是估测动物个体本身的育种值。在动物模型下,任一个体育种值的估计都能按最佳形式利用其所有可知亲属的记录资料。从统计学意义上看,动物模型在提供育种值的最佳线性无偏预测（BLUP）的同时,提供固定效应的最佳线性无偏估计（BLUE）,使固定环境效应易除得最为合理。对于由大量加性基因控制的性状,动物模型能反映选择、遗传漂为对群体遗传均值和方差的影响。近交和连锁不平衡的影响也可视为选择的结果。因此动物模型适用于存在选择、漂变、近交以及连锁不平衡的群体。     

利用SNP芯片信息评估新疆近交牛基因组纯合度

新疆近交牛是经45年近亲繁育形成的近交群体,但由于繁育记录缺失,其原始亲本品种未知。为了明确新疆近交牛的遗传背景,并探索利用基因组信息评价牛群近交水平的可行性,本研究利用该群体及荷斯坦牛、新疆褐牛和哈萨克牛等16个国内外牛品种的SNP芯片数据,应用主成分分析和Admixture方法对塔城地区新疆近交牛的群体结构进行分析;通过进一步计算新疆近交牛、荷斯坦牛、新疆褐牛和哈萨克牛的群体遗传学参数以及基因组近交指标评估各群体近交程度;结合新疆近交牛的体型分类和基因组近交指标信息,探讨了个体近交程度与体型表现的关系;最后,基于对新疆近交牛和哈萨克牛高频长纯合片段区域的筛选,鉴定了新疆近交牛基因组特征区域。研究结果显示,新疆近交牛的遗传背景与哈萨克牛基本一致,近交牛基因组纯合程度明显高于其他群体,且基因纯合率越高的近交牛其体型越小,在一定程度上呈现了近交衰退对体型的影响。本研究还鉴定到与新疆近交牛基因组特征区域相关的6个基本生物学通路以及与重要经济性状相关的32个数量基因座(quantitative trait loci, QTL)。本研究结果为新疆近交牛这一特殊遗传资源的育种规划及未来该群体的开发利用提供了科学依据。     

天鹅洲迁地保护江豚种群近亲繁殖状况评估

长江江豚(Neophocaena asiaeorientalis asiaeorientalis)已处于极度濒危状况,迁地保护被认为是避免其灭绝最有希望的保护措施。本文选用21个多态性微卫星标记对2010年10月天鹅洲迁地保护江豚种群进行了亲子鉴定和亲缘关系分析,以检测该种群的近亲繁殖状况,为种群管理提供参考信息。本研究从18个体中检测到3个父-母-子家庭,以及母子和父子各1对。由于检测到的亲子关系较少,单从亲子鉴定结果不能判断该种群是否存在近亲繁殖。然而,亲缘关系分析结果表明,该迁地保护江豚种群的平均亲缘系数r为0.118 2,候选亲本间亲缘系数r为0.115 2,均显著高于长江江豚自然种群。而且,天鹅洲迁地保护江豚种群中具有亲缘关系的个体对达26.14%,高于自然种群6倍以上。此外,该种群的近交系数(Fis)为0.046。基于亲缘系数和近交系数的分析结果均表明,该种群存在较高的近交风险或者可能已经发生近交。本研究建议将种群中亲缘关系最多的雌性F34和雄性M45移出,并以每代(约5年)按雌雄1∶1的比例引进2头可繁殖个体,以降低近亲繁殖风险。此外,建议尽快为该迁地保护江豚种群构建遗传谱系,以便今后开展种群遗传管理。     

山医群体中国地鼠近交E家系RAPD分析

目的　分析山医群体中国地鼠E家系的遗传纯度。方法　应用经过筛选的 3 1条随机引物对中国地鼠E家系 12只个体基因组DNA进行RAPD扩增 ,计算近交个体间的相似系数。结果　所有样品的相似系数0 943 1到 0 9978之间变动 ,平均相似系数为 0 9749,聚类分析得到了这些个体的同源树资料。结论　山医群体E家系有较高的遗传纯度     

我国6个地方绵羊品种微卫星DNA多态性研究

利用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术研究了我国蒙古羊、乌珠穆沁羊、哈萨克羊、阿勒泰羊、滩羊和藏绵羊 6个地方绵羊品种 17个微卫星标记的多态性 ,以探讨其遗传多样性、起源分化及群体间的遗传亲缘关系。结果表明微卫星标记不同位点间遗传多样性差异极显著 (P <0 0 1) ,群体间多态信息含量 (PIC)、近交程度 (Fis)和观察杂合度 (Obs .Het)差异不显著 ,但基因多样性 (genediversity)和期望杂合度 (Exp .Het)差异显著 (P <0 0 5 )。所研究的我国 6个地方绵羊品种与欧洲品种具有相似的遗传多样性 ,但具有较高的近交系数。个体和群体的聚类分析结果提示我国地方绵羊品种可能起源于两类祖先。群体间的聚类分析结果还表明 ,蒙古羊与乌珠穆沁羊分化不明显且具有较近的遗传亲缘关系 ,蒙古羊与藏绵羊间分化明显且具有较远的遗传亲缘关系。滩羊、阿勒泰羊以及藏绵羊间也具有较近的遗传亲缘关系。所研究的我国 6个地方绵羊品种的遗传分化 (Fst)与西班牙绵羊品种接近 ,但明显小于欧洲其他绵羊品种     

肉兔配套系的选育研究进展

配套系在动物育种中能最大程度地利用品系的杂种优势,以获得最大的经济效益,配套系的选育是今后肉兔遗传改良的发展趋势。肉兔父系以选择平均日增重和上市体重为主,断奶后生长性状一般与料肉比呈有利的负遗传相关,可作为料肉比的间接选择标准。而母系以选择断奶数和产仔数为主。大多数繁殖性状的遗传力较低,在进行遗传评估时应当尽可能全面地收集个体和相关亲缘关系个体的记录。重复观测值动物模型下的BLUP估计是进行肉兔专门化品系选育的主要方法。虽然窝内个体数性状的直接选择效率低于生长性状,但其杂种优势一般高于生长性状。通过计算杂交参数和比较同代杂种与纯种间的生产性能可以进行杂种优势的估计。文章对肉兔专门化品系的选育、杂种优势的利用和良种繁育体系的建立进行了综述,总结了肉兔专门化品系的培育方法,性状选择的标准以及杂种优势的估计结果。     

利用微卫星标记对四带无须鲃不同种群的遗传质量评价

目的分析四带无须鲃封闭群及近交群的遗传质量。方法筛选多态性丰富的四带无须鲃微卫星序列,通过构建两个多重PCR反应体系再利用毛细管电泳技术进行分型,开展群体遗传多样性分析。结果野生群、WT封闭群、BT封闭群及近交群的平均等位基因数分别为6.5833、3.1667、3.0833和3.1818,平均多态信息含量分别为0.5969、0.3748、0.4159和0.4241。群体遗传质量检测分析表明:4个群体间遗传分化结果和近交群由野生群、封闭群逐渐筛选获得的过程相符。结论筛选的微卫星标记可用于四带无须鲃不同群体的遗传质量分析,为其遗传质量控制及监测提供方法基础。     

基于粪便DNA的东北马鹿遗传多样性

东北马鹿(Cervus canadensis xanthopygus)为国家二级重点保护野生动物,近些年其种群数量急剧下降、分布区不断退缩、种群基因交流受阻,很多地区更是难觅其踪迹。亟需对其种群的遗传变化,特别是遗传多样性和近交衰退等种群遗传信息开展进一步评价,增强保护与管理的针对性。本研究在大、小兴安岭和长白山脉的6个重点研究区域,共收集409份疑似马鹿粪便样本。首先基于mtDNA Cyt b基因测序技术进行物种鉴定,并对鉴定为马鹿的阳性样本利用微卫星技术进行个体识别。结果共识别出172只东北马鹿个体;Cyt b基因序列共检测出14个变异位点和11个单倍型,单倍型多样性为0.849 (0.105～0.732),核苷酸多样性为0.678%(0.099%～0.775%)。10个微卫星位点检测出种群平均等位基因数为5.7 (5.2～7.2),有效等位基因数为3.3 (2.5～4.1),观测杂合度为0.687 (0.644～0.725),期望杂合度为0.619 (0.564～0.689),近交系数为-0.113 (-0.160～-0.037)。结果表明,东北马鹿种群遗传多样性处于中等水平,其...     

广东省中山市五桂山土沉香空间遗传结构

为了解五桂山的土沉香(Aquilaria sinensis)种群空间遗传结构,利用18个微卫星位点对143株胸高直径大于5 cm的土沉香个体基因型进行了检测。结果表明,五桂山土沉香种群的观测杂合度和期望杂合度均为0.534;近交系数为0.000 1,说明五桂山土沉香遗传多样性并不低,且种群处于随机交配状况。空间遗传结构分析结果表明,五桂山土沉香缺乏空间遗传结构,不同遗传背景的个体相互混杂,导致相邻个体遗传差异较大。这可能是五桂山土沉香种群发育过程中自疏所致,也可能是这一地区土沉香为人工种植,而非自然发育形成而造成的。     

7个地方山羊品种遗传多样性及遗传结构分析

检测了7个地方山羊群体在15个微卫星位点的遗传多样性和遗传结构,旨为地方山羊群体的保护利用奠定基础。采集燕山绒山羊、辽宁绒山羊、承德无角山羊、济宁青山羊、太行山羊、武安山羊血液样品及内蒙古绒山羊的耳组织,利用微卫星方法分析遗传多样性及遗传结构。结果表明,7个山羊群体的平均有效等位基因数为4.235 8、平均期望杂合度为0.718 8、平均多态信息含量为0.706 8,均具有高度的遗传多样性;总群体平均近交系数为0.088 3,平均遗传分化系数为0.544 2,平均基因流为0.209 4。武安山羊和承德无角山羊的遗传距离最近,太行山羊和燕山绒山羊的遗传距离最远。系统进化树聚类分析表明,燕山绒山羊与辽宁绒山羊聚为一类,济宁青山羊、承德无角山羊、武安山羊、内蒙古绒山羊和太行山羊聚为一类。综上,7个地方山羊群体遗传多样性丰富,群体间遗传分化程度大,基因交流少,受近交程度影响小,具有较高的利用价值和潜力。     

黄梅秤锤树孤立居群的遗传多样性及其小尺度空间遗传结构

研究濒危植物片断化孤立居群不同年龄阶段植株的遗传多样性和小尺度空间遗传结构有助于认识残存居群动态和制订保育策略。本研究选取黄梅秤锤树(Sinojackia huangmeiensis)的一个片断化孤立居群(面积160m×80m)为研究对象,对居群内60株成年个体、175株幼树和198株幼苗全部定位,采用8个微卫星位点检测了居群内不同生活史阶段植株的遗传多样性、空间遗传结构,并分析了花粉和种子传播距离和式样。结果表明,黄梅秤锤树居群3种不同年龄阶段植株的遗传多样性之间无显著差异;居群出现显著的杂合子缺失,可能是由近交造成的;在10m以内成年个体、幼树和幼苗植株均呈现出显著的空间遗传结构,说明种子扩散限制于成年母树周边;种子和花粉传播的平均距离分别为9.07±13.38和23.81±23.60m,且花粉和种子传播式样均呈"L"型分布;种子雨重叠少、有限的基因流、自疏以及近亲繁殖是造成各年龄阶段出现空间遗传结构的主要原因。本研究结果启示,在采集秤锤树迁地保护材料时个体间距离应超过10m,以降低采样个体的遗传相似性;同时在就地保护过程中需要人为促进基因流和加强幼苗管理,以降低近交风险。