一种整合SNP点集先验信息的鸡肌内脂肪与腹脂的基因组平衡选育方法及其生物基因芯片

本发明涉及分子育种，更具体地，涉及一种整合snp点集先验信息的鸡肌内脂肪与腹脂的基因组平衡选育方法及其生物基因芯片。

背景技术：

1、我国作为鸡肉生产和消费大国，肉鸡的集约化和规模化养殖方式使肉鸡的生长速度也达到了前所未有的水平。随着肉鸡生长速度的提升，鸡肉的品质却有所下降，提升肉品质成为我国当前肉鸡产业急迫的任务之一。脂肪在肉鸡体内的差异分布会对鸡肉品质产生截然不同的效果：肌内脂肪（imf）可提高肌肉的嫩度和风味进而改善肉品质，而腹部脂肪（af）则被视为生产废弃物，会降低饲料利用效率，制约生产效率，高肌内脂肪、低腹脂是世界范围内肉鸡育种领域的一个重要目标。

2、随着单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, snp）等分子标记的开发与应用，将部分功能验证的候选标记联合blup计算育种值的分子标记辅助选择不仅可以提高选择准确性，还可以实现早期选择，缩短世代间隔。但是大多数畜禽的经济性状都是受到微效多基因控制的数量性状，获取具有大效应的变异位点较为困难，这也是分子标记辅助选择存在的局限。

3、全基因组snp变异检测是开展基因组育种（genomic selection，gs）和准确度量群体遗传多样性的基础。继国外开发出60 k和600 k鸡snp芯片后，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所等单位，针对国产化鸡育种和地方种质资源保护的现状和需求，自主研发出了“京芯一号”55 k snp高性价比的商业化基因组选择芯片(参见中国专利：201780023241.x)。芯片特点包括：①包含中国地方鸡种特有遗传变异信息，兼顾国外商业化鸡种基因组信息；②整合大量的功能基因相关snp位点；③在基因组上均匀分布；④密度适中，性价比高等。应用实践证明，鸡基因组snp芯片在基因组选择育种、种质资源多样性分析、亲缘关系鉴定、基因组关联研究、基因定位等方面可发挥重要作用。

4、基因组选择方法主要包括以gblup为代表的直接法和以贝叶斯类方法为代表的间接法。间接法虽有计算准确性较高的优势，但是计算时间长，占用计算资源大的问题导致其在生产中的应用受限。而gblup凭借计算时间短，使用简单的优势广泛应用在猪、牛、羊、鸡等畜禽的实际选育当中。

5、在gblup模型中，默认所有的snp位点对性状均有效应且效应相同，这一假设显然是不合理的。因此gblup方法存在一定的改进空间。有学者将较大效应的qtl作为固定效应，剩余标记作为随机效应加入到模型中，这一策略可以提升预测准确性，但是对于数量性状选择出效应较大的qtl存在一定困难。也有学者提出基因组特征blup、bayesrc等可以整合生物学先验信息的gs方法。对基因组关系矩阵进行优化，构建性状特异关系矩阵，即tablup，其基于间接法bayes及rrblup方法给所有标记分配不同的权重，相较于gblup有显著的提升，但是bayesb计算时间较长、复杂程度高，预测准确性较高，基于bayesb提升gblup的准确性意义不大。基于rrblup计算每个标记的效应值，并按照绝对值大小进行排序，分别构建两个不同的矩阵并相加，显著提升了预测准确性。同时，使用全基因组关联分析对标记分配权重也能提高预测准确性。

6、全基因组关联分析(genome wide association study, gwas)作为挖掘畜禽经济性状候选位点的重要手段，是基因组水平上最常用的先验信息获取方式。在人类复杂性状、畜禽重要经济性状以及模拟数据的研究结果中均表明，整合gwas先验信息可以提高gs的准确性。

7、在数量遗传学中，数量性状是指受到效应微小数量众多的基因调控的性状，其遗传力较低，难以定位到效应较大的qtl。畜禽中大多数的经济性状均属于数量性状，肉鸡的肌内脂肪含量和腹脂率性状也属于数量性状。因此在gwas结果中很少定位到影响显著的snp位点。故提取p值最显著的snp合集作为先验信息加入到基因组选择模型。

8、基于“京芯一号”55k 基因检测芯片，对肌内脂肪和腹脂率性状的选育效果进一步提升，优化芯片基因分型的使用策略。常规育种值计算默认芯片中所获得的基因组位点均具有相同的作用，通过全基因组关联分析可获取与肌内脂肪和腹脂表型相关的snp，对获取到显著相关的snp位点作为先验信息进行加权使用，可提升育种值计算的准确性。

技术实现思路

1、本发明的目的是基于“京芯一号”55k基因组芯片，进行gwas分析获取最佳snp位点集合，作为先验信息加入到育种值计算模型，应用于鸡肌内脂肪与腹脂的基因组综合选育，提升鸡肌内脂肪与腹脂的选育进展。

2、针对育种和生产实践需求，以快大型黄羽肉鸡为素材，通过肌内脂肪、腹脂表型和全基因组snp测定，筛选并获得显著影响黄羽肉鸡肌内脂肪和腹脂率的snp位点集。通过在gblup方法估计中增加显著snp权重的方法，提高育种值估计的准确性。为实现肌内脂肪和腹脂率的早期选择和性状相关等位基因的快速纯和，加快遗传选择进展提供技术支撑。

3、具体地，本发明的技术方案如下：

4、本发明首先提供一种分析鸡肌内脂肪与腹脂形状的基因芯片，所述基因芯片负载有检测与鸡肌内脂肪与腹脂形状相关的snp位点组合的分子探针组合，所述snp位点组合基于鸡参考基因组grcg6a版本，所述snp位点组合如附表1所示。

5、本发明提供一种利用整合分子标记进行肌内脂肪与腹脂基因组综合选择的方法，其特征在于，包括：

6、1、参考群个体选择：

7、根据半同胞家系选择，均匀覆盖每家系个体，防止参考群亲缘关系过近；

8、2、血液采集与保存：

9、采集翅静脉抗凝血，-20℃保存备用；或将翅静脉抗凝血直接均匀涂抹在血卡上，待其晾干后，干燥环境保存备用；

10、3、dna提取与检测：

11、采用磁珠法提取血卡dna，琼脂糖凝胶电泳检测gdna完整性；

12、4、基因分型：

13、基于illumina测序平台使用“京芯一号”鸡55 k基因组芯片进行基因型检测；

14、5、基因型质控与填充：

15、使用plink v1.9软件对数据进行质量控制处理，质控标准为：位点检出率大于0.90；最小等位基因频率(maf)大于0.05；个体检出率大于0.90，缺失的snp使用beaglev5.0软件进行填充；

16、6、先验信息的挖掘与验证：

17、通过gwas的方法挖掘与肌内脂肪和腹脂性状相关的snp作为先验信息，通过5倍交叉验证挖掘可用于基因组选育的先验信息，构建基因组选择g矩阵，评估加入先验信息后遗传参数和选择准确性的变化；

18、7、综合选择指数的拟合：

19、根据选育性状的遗传力设置性状的选育权重。综合指数的拟合方式为：标准化【（个体育种值-群体均值）/标准差】后，乘以各性状权重之和；

20、其中所使用的先验信息是与鸡肌内脂肪与腹脂形状相关的snp位点组合，所述snp位点组合基于鸡参考基因组grcg6a版本，所述snp位点组合如附表1所示。

21、本发明同时提供一种鸡肌内脂肪与腹脂形状检测试剂盒，其特征在于，其包括含有上述snp位点组合的基因芯片。

22、本发明同时提供上述基因芯片或试剂盒具有如下任一所述的用途：

23、（1）在鸡品种筛选的应用；

24、（2）在鸡品种鉴定中的应用；

25、（3）在鸡育种中的应用；

26、（4）在鸡种质资源保护中的应用；

27、（5）在鸡种质资源改良中的应用。

28、有益效果：本发明采用鸡肌内脂肪与腹脂率性状改良分子育种技术，涉及整合利用snp分子标记的基因组选择方法，通过选育降低腹脂率提升肌内脂肪含量。

29、利用本发明中全基因组关联分析结果top4000（8390个）snp进行整合的基因组选择法对肌内脂肪与腹脂率进行选择，相比常规不对top4000 snp设置权重的gebv估计结果，能够显著提高预测准确性。top4000 snp构建g矩阵后与常规g矩阵腹脂率的最优权重比是0.81:0 .19，肌内脂肪的最优权重比为1：0，gblup的方法腹脂率预测准确性提高42%，肌内脂肪的预测准确性提升178%。

30、通过本发明进行低腹脂率和高肌内脂肪的选育，节省生产中的饲养成本，减少生产屠宰浪费，提升了鸡肉品质，对肉鸡的生产选育具有重大的指导意义。