技术领域
[0001] 本
发明涉及一种快速选择繁殖用肉牛系祖的方法，属于肉牛选育技术领域。
背景技术
[0002] 肉牛产业对于改善居民膳食结构发挥着重要作用，我国肉牛育种历史悠久，目前多采用传统育种方法，即根据表型性状进行选育。这种方法在选育过程中一方面根据性状特征，一方面也要依据系谱信息，以避免近交衰退和维持遗传多样性。但是，生产实践中常常存在系谱记录不全甚至无系谱的情况，导致选育的不准确。而且仅依据表型选育，不考虑基因型数据，造成选育的不准确和效率低。
[0003] 此外，在本品种选育过程中，品系繁育技术在世界肉牛育种中扮演重要
角色，尤其是以培育专
门化品系为前提的配套系繁育。对群体进行分群并选出具有优势特征的系祖是进行系祖建系法选育专门化品系的前提，随后为突出优异特性需要系祖与没有亲缘关系的母畜进行同质选配。系谱信息不清晰的情况下，这些工作的开展就会遇到阻碍。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种快速选择繁殖用肉牛系祖的方法，在缺乏系谱信息时，也能够快速的对于肉牛进行选育。
[0005] 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0006] 一种快速选择繁殖用肉牛系祖的方法，包括如下步骤：
[0007] 1)对待选育牛个体进行全基因组单核苷酸多态性标记(SNP)开发；
[0008] 2)针对12-36月龄生长性状，根据个体表型和基因型数据进行全基因组关联分析，获得与目标性状显著相关的SNP标记；针对每一个显著的SNP，在
公畜中计算该SNP优异等位基因的加性效应值，并根据加性效应值计算每个公畜的个体参考值；采用与公畜相同的方法计算母畜的个体参考值；
[0009] 3)根据个体参考值对所有公畜进行排序，选择排名最高且12-36月龄生长性状最优的公畜个体作为公畜系祖；根据个体参考值对所有母畜进行排序，选择个体参考值排名靠前且12-36月龄生长性状优秀的母畜个体作为备选母畜，与公畜系祖进行同质选配。
[0010] 其中，牛的12-36月龄生长性状越优说明牛的生长状况越好。本发明中的快速选择繁殖用肉牛系祖的方法，综合利用基因组信息、表征数据等对群体进行分群和个体选择，可用于系祖建系法选育肉牛新品系，提高选育的效率和准确性。
[0011] 优选的，根据公畜和母畜个体全基因组的基因型数据，计算个体间的遗传距离；根据遗传距离将所有个体进行
聚类分析，根据分析结果将待选育牛个体分成5-10个组；在选出公畜系祖后，记录该个体所在分组，并判定与该组聚为一类的群组；母畜避免在公畜系祖所在组和与其聚为一类的群组中选择，进而选择出其他组中个体参考值排名靠前且12-36月龄生长性状优秀的母畜个体作为备选母畜。
[0012] 本发明中基于遗传距离将牛进行聚类，在选择母牛时，选择离
公牛遗传距离较远的组中进行选择，可以避免近亲交配，解决近交衰退的问题。具体的，计算个体间的Nei’s遗传距离，利用最长距离法根据个体间的Nei’s遗传距离对所有个体进行聚类分析。
[0013] 在判定与公畜系祖所在组聚为一类的群组时，基于以下标准：在聚类分析的树状图中，组的上一级分类即为群组。上述标准中，引入群组的概念，在树状图中将公畜系祖所在组的上一级分类表示为群组，备选母畜不在与公畜系祖属于同一群组的组中选择。本发明的方法能快速确定公畜系祖所在亚群，并选出遗传距离较远的母畜，解决近交衰退的问题。
[0014] 优选的，步骤1)中通过简化基因组测序对待选育牛个体进行全基因组单核苷酸多态性标记开发；在进行简化基因组测序时使用限制性内切酶Rsa I和Hae III对基因组DNA进行酶切，构建文库。使用的Rsa I和Hae III是根据对于牛的参考基因组分析获得，这两个酶能够将牛基因组酶切成长度为414-444bp的
片段序列，以供构建文库。
[0015] 优选的，步骤1)中使用GATK和samtools两种方法开发SNP，两种方法得到的共同SNP标记作为最终SNP标记；筛选保留具有多态性、且最小等位基因
频率大于0.05和完整度大于0.8的SNP标记。使用GATK和samtools两种方法开发SNP共同得到的SNP更为可靠。
[0016] 优选的，步骤2)中利用一般线性模型进行全基因组关联分析，使用Bonferroni法进行多重比较校正以确定显著性
阈值，即显著性阈值为0.05/SNP个数。
[0017] 具体的，步骤2)中所述加性效应值由优异等位基因纯合型和非优异等位基因纯合型的平均表型值间差异的均值计算。更为具体的，对于某个具体的SNP，其加性效应值为优异等位基因纯合型12-36月龄体斜长平均值减去非优异等位基因纯合型12-36月龄体斜长平均值，然后除以2获得。
[0018] 具体的，步骤2)中所述公畜个体参考值的计算具体为：对于某个SNP，如果个体为非优异等位基因纯合型则该个体该SNP参考值记为0，杂合型记为A，优异等位基因纯合型记为2A，其中A为该SNP的加性效应值；对于每个个体，通过累加所有显著SNP的参考值，即为该公畜的个体参考值。母畜的个体参考值也按照该方法进行计算。
[0019] 优选的，步骤2)中利用R语言“StAMPP”数据包中的“stamppNeisD”功能计算个体间的Nei’s遗传距离。该方法能够较好的展示牛个体间的遗传距离。
[0020] 优选的，步骤2)中所述生长性状为牛体重、体高、体斜长、十字部高、胸围、腹围、管围等中的一种。这些性状是本领域常用的生长性状需测量标准。
[0021] 本发明的有益效果有：
[0022] 第一，本发明基于全基因组数据计算待选群的遗传距离，计算结果准确可靠；第二，本发明依据遗传距离进行聚类分析，可对群体进行准确、快速的分群，为选育过程中避免近亲交配提供理论依据；第三，本发明结合基因型和表型数据确定系祖，选择更加高效准确；第四，本发明能快速确定系祖所在亚群，解决近交衰退的问题。
附图说明
[0023] 图1为本发明中
实施例1聚类分析所获得的树状图。
具体实施方式
[0024] 下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0025] 实施例1
[0026] 本实施例中的快速选择繁殖用肉牛系祖的方法中涉及到50头公牛(编号为1至50)和150头母牛(编号为51至200)，具体包括如下步骤：
[0027] 一、SNP开发
[0028] 对待选育牛个体进行全基因组单核苷酸多态性标记开发，本实施例中共开发出50,000个SNP。
[0029] 二、牛群体聚类分析
[0030] 根据个体全基因组的基因型数据，利用R语言“StAMPP”数据包中的“stamppNeisD”功能计算个体间的Nei’s遗传距离。通过R语言的“hclust”功能，利用最长距离法根据个体间的Nei’s遗传距离对所有个体进行聚类分析，并通过树状图展示结果。利用R语言的cutree功能依据遗传距离设置分组标准，判定该群体的分群情况，并为群体分别命名。本实施例中，根据基因型数据，计算个体间的遗传距离并进行聚类分析，通过树状图展示结果(如图1所示)。以遗传距离0.045作为标准可将该群体分为6个组，记为A、B、C、D、E、F。将200头牛分为6个组。
[0031] 三、与24月龄体斜长性状显著相关的SNP标记的获得
[0032] 针对目标性状，根据个体表型和基因型数据进行全基因组关联分析，获得与目标性状显著相关的SNP标记。在公畜中，对于每个显著SNP，比较携带有不同基因型的个体的表型均值，判定该SNP有利于目标性状的优异等位基因。在母畜中可遵循同样方法判定该SNP有利于目标性状的优异等位基因。
[0033] 利用一般线性模型进行全基因组关联分析，使用Bonferroni法进行多重比较校正以确定显著性阈值，即显著性阈值为0.05/SNP个数。在本例模型中性别作为固定效应，SNP显著性阈值为0.05/50,000＝1e-06。最终获得5个与24月龄体斜长性状显著相关的SNP标记，分别为SNP1(A/T，P＝3.81e-13)，SNP2(A/G，P＝1.10e-11)，SNP3(A/C，P＝2.65e-14)，SNP4(C/G，P＝1.02e-13)，SNP5(C/T，P＝3.90e-15)。比较携带有不同基因型的个体的表型均值，得到优异等位基因分别为T，A，A，G，C(如表1、2所示)。
[0034] 四、SNP加性效应值计算及牛个体参考值计算
[0035] 针对每一个显著的SNP，在公畜中计算该SNP优异等位基因的加性效应值，记为A。加性效应值由优异等位基因纯合型和非优异等位基因纯合型的平均表型值间差异的均值计算。母畜可依据同样方法计算。
[0036] 如对于SNP1，其加性效应值为TT纯合型24月龄体斜长平均值(162.34)减去AA纯合型24月龄体斜长平均值(158.01)除以2获得。对于上述的5个SNP，在公畜中计算其加性效应值(A)分别为：2.17，2.33，2.42，2.38和2.61(如表1所示)。母畜计算结果见表2。
[0037] 对于该SNP，如果个体为非优异等位基因纯合型则该个体该SNP参考值记为0，杂合型记为A，优异等位基因纯合型记为2A。对于每个个体，通过累加所有显著SNP的参考值，计算该个体的个体参考值。
[0038] 通过累加5个SNP的参考值，计算每个公畜的个体参考值。例如，1号公畜个体5个SNP的基因型分别为TT，AA，AA，GG，CC，其个体参考值为(2.17*2+2.33*2+2.42*2+2.38*2+2.61*2)＝23.82。
[0039] 表1公畜各显著SNP不同基因型平均表型值，优异等位基因及其加性效应值[0040]
[0041]
[0042] 表2母畜各显著SNP不同基因型平均表型值，优异等位基因及其加性效应值[0043]
[0044] 五、公畜系祖选择
[0045] 对50头公畜个体进行排序，得到公畜个体参考值最高值为23.82，共有11头，为1号至11号个体。其中，4号个体的24月龄体斜长最长为164.7cm，故选择4号个体作为系祖建系法的公畜系祖。
[0046] 六、备选母畜选择
[0047] 根据个体参考值对所有公畜进行排序。选择排名最高且目标性状最优的公畜个体(4号)作为系祖，并记录该个体所在分组，并判定与该组聚为一类的群组。母畜可遵循同样方法进行排序。在利用系祖建系法建系时，母畜避免在公畜系祖所在群组和与其聚为一类的群组选择，进而选择其余群组个体参考值排名靠前且性状优秀的母畜个体与系祖进行同质选配。
[0048] 系祖4号个体所在的组为C组，在判定与公畜系祖所在组聚为一类的群组时，基于以下标准：在聚类分析的树状图中，组的上一级分类即为群组。与系祖4号所在C组聚为一类成为群组的有B组。所以，母畜可从A、D、E、F组中选择。对150头母畜进行排序，得到母畜个体参考值最高值为14.96，共有34头，为51号至84号。其中有22头母畜位于C组和B组，与公畜系祖遗传距离较近，因此不再选择。其中71号个体位于A组，53、62号位于E组，57、63、64、66、69、77、79、82和84号位于F组。该12个母畜个体的体斜长依次分别为153.3、153.6、157.2、
154.3、149.4、153.4、152.3、154.8、152.6、155.7、155.9和154.6cm。因此，根据12个母畜体斜长由长到短排序后，在选育过程中可根据62、82、79、69、84、57、53、64、71、77、66和63号的顺序依次选择母畜个体进行同质选配。
