計算機(jī)模擬技術(shù)在動物遺傳育種研究中應(yīng)用

1、計算機(jī)模擬技術(shù)在動物遺傳育種研究中的應(yīng)用,魯紹雄云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院E-mail: shxlu@263.net,一、常規(guī)育種方案的模擬,1. 系統(tǒng)假設(shè),考慮單個性狀 其遺傳受多基因控制，且在選擇過程中不發(fā)生基因突變,,2. 參數(shù)設(shè)置,群體規(guī)模 50、100、200公母比例 1:4、1:9、1:24性狀遺傳力 0.1、0.3、0.6選擇世代 15代,3. 個體育種值估計方法,動物模型BLUP模型,,4.

2、 選擇方案的模擬,不同群體規(guī)模下的遺傳進(jìn)展 群體規(guī)模越大，選擇所能獲得的遺傳進(jìn)展也越大,不同公母比例下的遺傳進(jìn)展 短期選擇時，適當(dāng)降低公畜比例，可獲得理想的遺傳進(jìn)展，而長期選擇時，則應(yīng)保證足夠的公畜數(shù),不同遺傳力水平下的遺傳進(jìn)展 選擇性狀的遺傳力越高，遺傳進(jìn)展也越大,不同群體規(guī)模下的遺傳方差變化情況,不同公母比例下的遺傳方差變化情況,不同遺傳力水平下的遺傳方差變化情況,不同群體規(guī)模下的近交系數(shù)變化情況,1-

3、 502- 1003- 200,不同公母比例下的近交系數(shù)變化情況,1- 1:42- 1:93- 1:24,不同遺傳力水平下的近交系數(shù)變化情況,1- 0.12- 0.33- 0.6,二、動物QTL定位模擬,1. 參數(shù)設(shè)置,系統(tǒng)假定,一條總長度為100cM的染色體上存在1個影響目標(biāo)數(shù)量性狀的QTLQTL有2個等位基因染色體上的標(biāo)記均勻分布，且標(biāo)記間的重組相互獨(dú)立,2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計與定位方法,資源群體 ?F2設(shè)計

4、 ?BC1設(shè)計,QTL定位方法 ?最大似然區(qū)間定位,3. 因素水平設(shè)置,4 計算機(jī)模擬方案,結(jié)果I：不同群體規(guī)模下的QTL定位效果,QTL檢測效率與位置估計,擴(kuò)大資源群體規(guī)模，可提高QTL的檢測效率及定位的精確性和準(zhǔn)確性當(dāng)群體規(guī)模增加到一定數(shù)量(300)后，繼續(xù)擴(kuò)大群體對提高QTL定位精確性的效益將逐漸降低,結(jié)果I：不同群體規(guī)模下的QTL定位效果,QTL效應(yīng)估計,資源群體規(guī)模過小(低于100)，QTL效應(yīng)估計的偏差增大，精確性

5、降低適當(dāng)擴(kuò)大資源群體規(guī)模對提高QTL效應(yīng)估計的準(zhǔn)確性和精確性有益,結(jié)果Ⅱ：不同遺傳力水平下的QTL定位效果,QTL檢測效率與位置估計,性狀遺傳力過低，QTL的檢測效率降低(h2=0.1, P=5/100)隨著目標(biāo)性狀遺傳力的升高，QTL位置估計的準(zhǔn)確性和精確性也提高,結(jié)果Ⅱ：不同遺傳力水平下的QTL定位效果,QTL效應(yīng)估計,對不同遺傳力的性狀實(shí)施QTL定位，QTL效應(yīng)估計的偏差及MSE有所波動，但未呈現(xiàn)出隨遺傳力變化的明顯規(guī)律,結(jié)果

6、Ⅲ：不同標(biāo)記密度下的QTL定位效果,QTL檢測效率與位置估計,未發(fā)現(xiàn)標(biāo)記密度對QTL檢測效率有明顯影響在一定范圍內(nèi)(20-5cM)提高標(biāo)記密度，可提高QTL定位的準(zhǔn)確性和精確性，但當(dāng)標(biāo)記密度超過這一范圍后，繼續(xù)增加標(biāo)記密度，則無助于QTL定位效果的改善,結(jié)果Ⅲ：不同標(biāo)記密度下的QTL定位效果,QTL效應(yīng)估計,在一定范圍(20-5cM)內(nèi),提高標(biāo)記密度，QTL效應(yīng)估計的精確性提高，但當(dāng)相鄰標(biāo)記間的圖距進(jìn)一步縮小時，則QTL效應(yīng)估計的精確

7、性則反而會降低,三、標(biāo)記輔助選擇方案的模擬,1. 系統(tǒng)假設(shè),? 一個閉鎖群體? 對單個性狀連續(xù)選擇10代? 世代不重疊? 性狀的遺傳受多基因和一個位于常染色體上的QTL的共同控制,,1. 系統(tǒng)假設(shè),? QTL座位有兩個等位基因：Q1、Q2? 每個標(biāo)記座位共有5個等位基因,,2. 個體育種值估計方法,? 動物模型MBLUP,3. 參數(shù)設(shè)置,?群體規(guī)模 60、120、180 ?公母比例 1:5、1:9、1:19

8、 ?性狀遺傳力 0.10、0.25、0.50、0.80 ?QTL方差 0.25?G2 ?QTL增效基因初始頻率 0.1、0.5、0.9 ?相鄰標(biāo)記間距 5cM ?選擇世代 10代,,4. 選擇方案的模擬,產(chǎn)生0世代個體標(biāo)記、QTL基因型和性狀表型值,結(jié)果I：群體規(guī)模對MAS選擇效果的影響——總育種值,結(jié)果I：群體規(guī)模對MAS選擇效果的影響——多基因育種值,結(jié)果I：群體規(guī)模對MA

9、S選擇效果的影響——QTL育種值,,結(jié)果Ⅱ：性別比例對MAS選擇效果的影響——總育種值,結(jié)果Ⅱ：性別比例對MAS選擇效果的影響——多基因育種值,結(jié)果Ⅱ：性別比例對MAS選擇效果的影響——QTL育種值,結(jié)果Ⅲ：遺傳力對MAS選擇效果的影響——總育種值,結(jié)果Ⅲ：遺傳力對MAS選擇效果的影響——多基因育種值,結(jié)果Ⅲ：遺傳力對MAS選擇效果的影響——QTL育種值,結(jié)果Ⅳ：QTL增效基因初始頻率對MAS選擇效果的影響——總育種值,結(jié)