论文部分内容阅读
新疆褐牛是支撑新疆养牛业发展的主导品种之一,建立新疆褐牛高效遗传评估体系对提升新疆褐牛群体遗传水平有重要作用。针对新疆褐牛生产性能测定规模小,育种体系不健全的育种现状,通过利用良种登记、生产性能测定和后裔测定等常规育种技术和分子育种技术相结合的手段,以中国农业大学建立的中国荷斯坦牛基因组评估平台为基础,利用跨品种信息联合遗传评估的原理与方法进行新疆褐牛基因组选择研究。本研究以新疆褐牛和中国荷斯坦牛为研究对象,以新疆地区4个新疆褐牛核心育种场和北京地区18个中国荷斯坦牛养殖场的表型和基因型数据为主,通过解析新疆褐牛和中国荷斯坦牛的遗传结构为组建跨品种联合参考群的各品种个体进行筛选,对新疆褐牛的乳用性状和繁殖性状进行传统BLUP法和ss GBLUP法的遗传参数及育种值估计,为跨品种联合基因组选择的模型调试提供参数基础,从而构建新疆褐牛和中国荷斯坦牛的联合参考群,寻找最佳模型和最适组合,完成基于联合参考群的新疆褐牛基因组选择,加快提升新疆褐牛群体遗传进展,促进中国乳肉兼用牛自主培育体系及联合育种体系的建立,最终为牧区的百万新疆褐牛提供优秀的种牛。本文通过以上研究得到以下结果:（1）利用主成分分析、Admixture分析、进化树分析、LD衰减分析和亲缘关系分析研究485头新疆褐牛和2633头中国荷斯坦牛的遗传结构,结果表明:新疆褐牛成母牛和中国荷斯坦牛成母牛的遗传结构区分明显,需要剔除PCA中亲缘关系较远的中国荷斯坦牛小群体的基因型数据和表型数据,以达到减少中国荷斯坦牛组内差异对SNP效应估计干扰的目的。鉴于两个群体间个体亲缘关系较远,在构建跨品种的联合参考群时,需要将两个品种均考虑其中,才能保证基因组育种值估计的可靠性较高。（2）利用单性状模型PBLUP和ss GBLUP构建不同关系矩阵（A阵和H阵）,运用AIREML方法进行新疆褐牛乳用性状和繁殖性状的遗传参数估计。结果表明:基于加性遗传相关矩阵计算的新疆褐牛乳用性状遗传力范围在0.042～0.238之间,繁殖性状的遗传力范围在0.019～0.038之间;基于基因组-系谱联合关系矩阵计算的新疆褐牛乳用性状遗传力范围在0.037～0.239之间,繁殖性状的遗传力范围在0.015～0.047之间。总群体EBV与GEBV的相关性在0.73～0.87之间,其中对于乳用性状和繁殖性状GEBV的可靠性均比EBV高,增加的范围在0.5%～4.7%之间。在基因分型群体中,使用PBLUP和ss GBLUP得到的估计育种值之间的相关性降低到0.71～0.89之间,GEBV的可靠性比EBV提高了1.1%～4.9%。说明在有限的样本中,利用ss GBLUP方法可以提高乳用性状和繁殖性状的遗传力,以及育种值估计的可靠性,估计的遗传参数为计算更准确的新疆褐牛育种值提供了基础。（3）利用REML和Bayes法进行基于PBLUP和ss GBLUP新疆褐牛乳用性状和繁殖性状方差组分估计,运用系谱信息和基因组信息构建系谱关系矩阵（A阵）和基因组-系谱联合矩阵（H阵）,构建多性状动物模型,采用多性状动物模型分别对乳用性状和繁殖性状进行基于系谱信息A阵和基因组-系谱联合信息H阵的方差组分估计。结果表明:利用REML方法进行PBLUP的新疆褐牛乳用性状和繁殖性状遗传力范围分别为0.045～0.478和0.020～0.097,利用ss GBLUP估计的新疆褐牛乳用性状和繁殖性状遗传力范围分别为0.039～0.483和0.016～0.111;Bayes方法进行PBLUP的新疆褐牛乳用性状和繁殖性状遗传力范围分别为0.068～0.475和0.029～0.110,利用ss GBLUP估计的新疆褐牛乳用性状和繁殖性状遗传力范围分别为0.065～0.488和0.027～0.116。传统的PBLUP中比较AIREML和Bayes方法,可以发现使用Bayes方法估计的各性状遗传力均大于REML方法,且遗传力的标准误均小于REML方法。Bayes方法各性状可靠性的增加值均高于REML方法。运用多性状模型进行ss GBLUP对新疆褐牛进行乳用性状和繁殖性状的基因组评估的遗传参数和育种值估计都有一定的提升作用。Bayes方法的ss GBLUP对于新疆褐牛的基因组评估优势较为明显,后期的跨品种联合参考群体的基因组选择,考虑使用Bayes模型的ss GBLUP能够提升评估效果。（4）利用ss GBLUP基于H阵,运用双性状模型Bayes方法估计各性状方差组分及育种值。将中国荷斯坦牛的参考群进行随机梯度分组构建联合参考群。进行剔除和不剔除50头验证群表型数据这两种分组的基因组预测,通过比较验证群的预测准确性、估计偏差和膨胀系数,确定最佳联合参考群数量。初步确定联合参考群中纳入600头和900头中国荷斯坦牛对于新疆褐牛的基因组预测有一定程度的积极影响。将中国荷斯坦牛群体合并入到新疆褐牛群体组建联合参考群,进行跨品种基因组遗传评估是可行的。但是,对于不同群体的新疆褐牛,在进行跨品种基因组选择时,仍然不能直接加入固定头数的中国荷斯坦牛群体,需要针对当前群体的遗传结构、亲缘关系等进行预评估,以确保基因组预测的真实可靠,提高估计的准确性。总之,本研究以新疆褐牛群体为研究对象,以提高新疆褐牛的遗传进展和市场价值为目的,利用常规和分子育种技术相结合的手段,围绕新疆褐牛群体开展传统遗传评估、基因组选择和跨品种联合参考群基因组遗传评估。为我国新疆褐牛应用基因组遗传评估、跨品种基因组遗传评估提供理论指导。