[發(fā)明專利]改進(jìn)的分子育種方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580059436.0
• 申請(qǐng)日: 2015-08-04
• 公開（公告）號(hào): CN107105624A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M.庫(kù)珀;C.梅斯納;F.特奇諾;L.R.托蒂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 先鋒國(guó)際良種公司
• 主分類號(hào): A01H1/02
• 分類號(hào): A01H1/02;A01H1/04;C12Q1/68
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 翟建偉,黃希貴

背景技術(shù)

分子育種技術(shù)涉及將遺傳特征(基因型)與表型性狀(表型)聯(lián)系起來(lái)。因?yàn)榛蛐涂梢员缺硇透斓卮_定，所以可以加速育種周期。在植物和動(dòng)物育種中使用基因組預(yù)測(cè)來(lái)預(yù)測(cè)用于選擇目的的育種值，并且在人類遺傳學(xué)上使用基因組預(yù)測(cè)來(lái)預(yù)測(cè)疾病風(fēng)險(xiǎn)。基因組預(yù)測(cè)方法取決于一組個(gè)體(“訓(xùn)練個(gè)體”)的表型的數(shù)據(jù)集(“訓(xùn)練數(shù)據(jù)集”)和相關(guān)聯(lián)的基因型數(shù)據(jù)(典型地在許多遺傳標(biāo)記上)。將統(tǒng)計(jì)方法與訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和選擇候選物基因型的組合一起用來(lái)預(yù)測(cè)該選擇候選物的育種值或疾病風(fēng)險(xiǎn)。然而，通常，常規(guī)的基因組預(yù)測(cè)方法例如流行的GBLUP方法在非線性遺傳效應(yīng)的影響下不能對(duì)復(fù)雜性狀進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，該非線性遺傳效應(yīng)例如是由在輸出性狀與環(huán)境中的潛在組分性狀之間的非線性關(guān)系以及基因型與環(huán)境的相互作用(其進(jìn)一步擴(kuò)大與組分性狀的非線性關(guān)系的復(fù)雜性)傳達(dá)。因此，當(dāng)該復(fù)雜性狀與組分性狀具有非線性關(guān)系并且具有基因型與環(huán)境的相互作用時(shí)，在基因組預(yù)測(cè)領(lǐng)域中需要改進(jìn)的基因組預(yù)測(cè)，特別是對(duì)候選物的復(fù)雜性狀的選擇。

發(fā)明概述

一個(gè)實(shí)施例包括在育種程序中選擇個(gè)體的方法，所述方法包括：種植和生長(zhǎng)訓(xùn)練個(gè)體的遺傳多樣性群體(genetically diverse population)或遺傳狹窄群體(genetically narrow population)；對(duì)該訓(xùn)練個(gè)體的遺傳多樣性群體或遺傳狹窄群體進(jìn)行表型分型以產(chǎn)生表型訓(xùn)練數(shù)據(jù)集；使用生物模型例如作物生長(zhǎng)模型將該表型訓(xùn)練數(shù)據(jù)集與包含跨每個(gè)訓(xùn)練個(gè)體基因組的遺傳信息的基因型訓(xùn)練數(shù)據(jù)集相關(guān)聯(lián)，所述作物生長(zhǎng)模型是用于評(píng)估基因型標(biāo)記的效應(yīng)的方法和用于將該基因型標(biāo)記的效應(yīng)的估計(jì)與該生物模型聯(lián)系的方法；對(duì)育種個(gè)體的遺傳多樣性群體進(jìn)行基因分型；使用該關(guān)聯(lián)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集、生物模型例如作物生長(zhǎng)模型來(lái)預(yù)測(cè)育種個(gè)體的性狀表現(xiàn)，所述作物生長(zhǎng)模型是一種用于評(píng)估基因型標(biāo)記的效應(yīng)的方法和用于將該基因型標(biāo)記的效應(yīng)的估計(jì)與該生物模型聯(lián)系的方法：使用關(guān)聯(lián)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和生長(zhǎng)模型、基于植物基因型從該育種個(gè)體的遺傳多樣性群體中選擇育種對(duì)，以選擇可能產(chǎn)生具有一種或多種所希望的性狀的后代的育種對(duì)；將該育種對(duì)雜交以產(chǎn)生后代；并且使該具有一種或多種所希望的性狀的后代生長(zhǎng)。

在另一個(gè)實(shí)施例中，該方法可以用于對(duì)數(shù)量性狀基因座(QTL)作圖，該數(shù)量性狀基因座然后可以用于標(biāo)記輔助選擇策略。

附圖說(shuō)明

圖1是ABC(相關(guān)性0.78)和GBLUP(相關(guān)性0.52)的驗(yàn)證集中的預(yù)測(cè)值與觀測(cè)值的圖。

圖2是ABC(相關(guān)性0.57)和GBLUP(相關(guān)性0.51)的驗(yàn)證集中的預(yù)測(cè)值與觀測(cè)值的圖。

圖3是總?cè)~片數(shù)(TLN)和最終生物量產(chǎn)量(BM)之間關(guān)系的圖。

圖4是ABC和GBLUP的預(yù)測(cè)的和觀測(cè)的最終生物量產(chǎn)量(BM)的圖。

圖5是由ABC預(yù)測(cè)的總?cè)~片數(shù)(TLN)與在驗(yàn)證集中DH系的“觀測(cè)的”TLN值的圖。注意，當(dāng)擬合模型時(shí)，TLN是未觀測(cè)的。

圖6是在環(huán)境E1(干旱)和E2(非干旱)中25個(gè)代表性基因型的生物量產(chǎn)量的相互作用圖。

圖7是在環(huán)境E1和E2中驗(yàn)證集DH系的觀測(cè)和預(yù)測(cè)的生物量產(chǎn)量的圖。使用的方法是ABC。將來(lái)自E2的表型數(shù)據(jù)用于估計(jì)(但為不同DH系)。

圖8是在環(huán)境E1和E2中驗(yàn)證集DH系的觀測(cè)和預(yù)測(cè)的生物量產(chǎn)量的圖。使用的方法是GBLUP。將來(lái)自E2的表型數(shù)據(jù)用于估計(jì)(但為不同DH系)。

圖9是在環(huán)境E1和E2中25個(gè)代表性DH系的最終生物量產(chǎn)量的相互作用圖。最終生物量產(chǎn)量值在每個(gè)環(huán)境中被標(biāo)準(zhǔn)化以改善可視化。

圖10分別是代表性實(shí)例中對(duì)于2,000個(gè)DH系的在環(huán)境E2中的最終生物量產(chǎn)量(BM)和總?cè)~片數(shù)(TLN)和最大葉片面積(AM)的的散點(diǎn)圖。

圖11是在方法ABC-CGM的驗(yàn)證集中DH系的預(yù)測(cè)的與觀測(cè)的TLN和AM值的圖。在這個(gè)特定的實(shí)例中，在預(yù)測(cè)值和觀測(cè)值之間的相關(guān)性為0.86(TLN)和0.88(AM)。對(duì)于比較，與GBLUP的相關(guān)性為-0.28(TLN)和0.63(AM)。

圖12是使用ABC-CGM和GBLUP方法獲得的在環(huán)境E2和E1中在驗(yàn)證集中DH系的預(yù)測(cè)與觀測(cè)的最終生物量產(chǎn)量(BM)的圖。在這個(gè)特定的實(shí)例中，對(duì)于ABC-CGM，在預(yù)測(cè)值和觀測(cè)值之間的相關(guān)性為0.75(E2)和0.79(E1)，并且對(duì)于GBLUP，為0.28(E2)和0.15(E1)。

圖13是在環(huán)境E2中觀測(cè)的最終生物量產(chǎn)量(BM)與對(duì)于不同的AM值范圍來(lái)自模型BM～TLN+AM的擬合值的圖。