一种生物育种基因分型方法及应用

本发明涉及基因组育种、功能基因组学和分子生物学领域，具体说是一种生物育种基因分型方法及应用。

背景技术：

1、2001年，theo meuwissen等人首次提出了全基因组选择(genomic selection，gs)技术的创新思想，这是继上世纪blup育种技术实施以来的又一项创新技术，它利用覆盖全基因组的高密度标记进行选择育种，通过①早期选择缩短世代间隔，②提高育种值(genomic estimated breeding value，gebv)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，真正将基因组技术用于了育种实践，目前正在推动动植物育种的革命性进步，是现代种业中最重要、最前沿的共性技术之一。

2、单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms，snp)作为目前主流的遗传标记，在基因组中数量众多，分布广泛，遗传稳定性好。在人类和动植物研究中被广泛用于各类性状遗传机制的解析、选择进化研究和基因组选择等研究方向。在基因组选择应用中，过去十余年，高通量snp分析主要依赖于snp芯片技术，但传统的固相snp芯片存在着①标记固定无法拓展、②不同群体的通用性差、③不同表型的育种效果差别大、④成本高昂等缺陷，上述问题均限制了全基因组选择技术在育种中大规模推广应用。近几年来，基于测序的snp分型方法快速发展，其中比较有代表性的是一种所谓“液相芯片”的方法，其核心原理是通过对基因组目标区域进行靶向富集测序，来完成数千至数万个位点的snp基因分型。虽然该技术比传统固相芯片在设计位点上更灵活，但由于基因组不同位置测序的靶向性存在极大差异，导致其分析和使用成本从原理上无法有效降低，限制了大规模的育种应用。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种生物育种基因分型方法。本发明利用大规模低深度全基因组重测序技术得到的遗传标记特异性筛选特定生物性状相关的功能标记信息，极大剔除了测序数据信息中的噪音位点，同时保留与待筛选生物性状相关的功能位点，最终形成一种应用于生物育种的基因分型方法，降低分型成本的同时，极大地提升了特定生物性状的育种准确性。

2、为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

3、一种生物育种基因分型方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、步骤1，提取生物候选群体中每个个体基因组dna；

5、步骤2，对步骤1得到的生物候选群体中的每个个体基因组dna进行低深度重测序，测序深度为0.4×-0.8×/样本；

6、步骤3，对步骤2中得到的低质量数据进行过滤；

7、步骤4，将经过过滤的数据与生物参考基因组进行比对；上述生物参考基因组版本采用ensembl数据库中(网址：http：//asia.ensembl.org/index.html)记录的对应物种的最新版参考基因组；

8、步骤5，进行基因组snp标记检测，所述snp标记包括通过全基因组关联分析找到的与待培育的生物性状有关联的全部snp位点和全部基因组骨架位点；

9、步骤6，对上述snp位点和基因组骨架位点进行基因填充分型，得到待培育生物性状的基因分型结果。

10、在上述方案的基础上，

11、步骤1中所述生物候选群体中的样本数量大于1000个；

12、步骤6中所述基因填充分型的方法为基于隐马尔可夫的无参基因型填充法。

13、在上述方案的基础上，

14、所述的生物群体包括：单一家畜群体、单一家禽群体；

15、所述的待培育的生物性状包括：家禽开产日龄、家禽产蛋数、家禽屠宰体重、家禽屠宰率、家禽预设日龄体重、家畜乳头数、家畜预设体重日龄、家畜背膘厚等特定生物性状。

16、本发明的另一个目的在于提供一种猪背膘厚性状育种30k snp测序分型芯片。

17、为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

18、一种猪背膘厚性状育种30k snp测序分型芯片，其特征在于，包含31633个snp位点。

19、上述测序分型芯片中snp位点如下表所示，基因组坐标所使用的的参考基因组版本为sscrofa11.1(gca_000003025.6)：

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52、本发明的又一个目的在于提供一种猪背膘厚性状育种30k snp测序分型芯片在选择育种中的应用。

53、为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

54、一种猪背膘厚性状育种30k snp测序分型芯片在基因组选择育种中的应用，其特征在于，包括如下步骤：

55、步骤1，建立初始猪参考群体，猪参考群体规模大于1000个，利用所述猪背膘厚性状育种30k snp测序分型芯片获得猪参考群体中每个个体的基因型数据，同时记录上述猪参考群体表型数据；

56、步骤2，对猪候选群体的每个个体，利用所述猪背膘厚性状育种30k snp测序分型芯片进行基因分型，使用blupf90软件，使用的gblup模型为：

57、y＝xβ+zu+e u～n(0，gσ2g)e～n(0，iσ2e)

58、其中y为表型值，β为固定效应向量，包括代次、批次、舍位、性别等因素，u为育种值向量，e为随机残差，g为基于基因组标记构建的亲缘关系系数矩阵；利用上述模型来计算猪候选群体中每个个体的基因组估计育种值；

59、步骤3，根据育种值的排名和育种实际制定的选择压对优秀个体进行选留。

60、在上述方案的基础上，所述的选择压为1％-10％。

61、本发明所述的一种生物育种基因分型方法及应用，其有益效果为：

62、1.不依赖传统snp芯片的探针杂交、靶向测序等复杂实验流程，而是通过低深度测序技术结合定点分型填充方法识别多态位点并进行基因分型，不仅降低了芯片设计的成本，更显著降低了芯片应用于基因组选择育种的成本，其分型的准确性高达98％以上。该技术低成本、高准确性、方便快捷，可以快速推广至基因组选择育种实践。

63、2.本发明提供的猪全基因组测序分型芯片在降低传统snp芯片标记数目的前提下，还显著增加了背膘厚性状基因组育种的准确性，这将大幅加速背膘厚性状基因组选择的遗传进展，带来显著的经济效益，在猪分子育种中极具价值。