[發(fā)明專利]品種鑒定的方法、其預(yù)測模型的構(gòu)建方法和裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011119585.0
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112102880A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳志強;梁齊齊;吳俊;曹志生;李瑞強
• 申請（專利權(quán)）人: 北京諾禾致源科技股份有限公司
• 主分類號: G16B20/20
• 分類號: G16B20/20;G16B20/30
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 路秀麗

本發(fā)明提供了一種品種鑒定的方法、其預(yù)測模型的構(gòu)建方法和裝置。其中構(gòu)建方法包括：獲取SNP數(shù)據(jù)集；對SNP數(shù)據(jù)集進行預(yù)處理，得到SNP數(shù)據(jù)矩陣；對SNP數(shù)據(jù)矩陣進行降維處理，得到SNP縮減集；以SNP縮減集為特征值，以樣本所屬群體名作為目標值，進行模型訓(xùn)練及模型參數(shù)調(diào)節(jié)，獲得初步模型；對初步模型進行評估，得到品種鑒定的預(yù)測模型。該方法采用主成分分析法等對用于建模的SNP數(shù)據(jù)集進行了降維處理，因而能夠降低運算復(fù)雜度和運算量，提高運算速度，利用該方法及其建立的預(yù)測模型能夠?qū)崿F(xiàn)快速、高通量、自動化得品種鑒定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及品種鑒定領(lǐng)域，具體而言，涉及一種品種鑒定的方法、其預(yù)測模型的構(gòu)建方法和裝置。

背景技術(shù)

品種是指人類在一定的生態(tài)條件和經(jīng)濟條件下，根據(jù)人類的需要所選育的某一物種的一定群體，它具備相對穩(wěn)定的遺傳特性，在生物學(xué)、形態(tài)學(xué)及經(jīng)濟性狀上具有相對一致性，與同一物種的其他群體在特征上有所區(qū)別即特異性。生物品種鑒定有著廣泛和重要的應(yīng)用價值。品種鑒定促進了對遺傳信息的有效管理；為育種策略的制定與實施奠定良好基礎(chǔ)；為生物品牌產(chǎn)品的認證提供了有效信息；更為解決食品安全問題開辟了新途徑。

早前品種鑒定工作主要依賴于表型鑒定，但是隨著雜交育種的推廣，經(jīng)過幾代雜交后的群體的個體表型與親本高度相似，因此，單純利用表型性狀進行品種鑒定不夠準確、全面和科學(xué)。隨后，品種鑒定工作由傳統(tǒng)的表型鑒定發(fā)展為DNA分子標記技術(shù)，DNA分子標記的應(yīng)用能夠為品種鑒定提供準確、快速的渠道。早期的DNA分子標記技術(shù)使用微衛(wèi)星、AFLP等標記進行品種鑒定。利用微衛(wèi)星進行品種鑒定的大致過程包括：a)提取待測樣本DNA；b)熒光基團修飾微衛(wèi)星引物；c)降落式PCR擴增；d)讀取每個樣本的基因型信息，用遺傳軟件計算個體之的遺傳距離，根據(jù)遺傳距離繪制聚類圖，以此進行品種鑒定。

然而，上述方法存在以下缺點：a)通用性不強，需要特定引物。由于在不同物種中微衛(wèi)星側(cè)翼序列有所不同，針對不同物種，往往需要進行費時費力的特異性引物設(shè)計。b)結(jié)果誤差高。可能出現(xiàn)同源異型(微衛(wèi)星重復(fù)序列相同，但PCR產(chǎn)物長度不同)或者是異源同型(微衛(wèi)星重復(fù)序列不同，但PCR產(chǎn)物長度相同)，單純使用PCR產(chǎn)物片段進行研究可能得出錯誤結(jié)果。此外，PCR擴增受到許多因素影響，使一些等位基因無法被擴增出來，比如發(fā)生在引物3'端配對堿基的突變會嚴重影響PCR效率，進而影響品種鑒定結(jié)果的正確性。c)靈敏度低。由于存在較高的誤差性，在兩個品種間差異性較小時，檢測方法的誤差會掩蓋兩個品種間的差異。

一些學(xué)者利用不同的統(tǒng)計方法結(jié)合遺傳信息對SNP位點進行篩選。Pfaff等人利用δ方法，以兩個物種間的等位基因頻率絕對差為判別標準進行分類，Weir等人利用Wright’sFST方法，依賴于預(yù)先定義的兩個物種間的等位基因頻率的差異最大化進行判別。但是δ和Wright’s FST只可以用于兩個種群的判別，并且沒有清晰的統(tǒng)計特性定義。為解決兩個品種以上的判別，Rosenberg等人提出了一種相關(guān)性衡量的方法，使用互信息(In)描述相關(guān)性，以此來表示不同品種的FST之間的關(guān)系。然而，這些方法不僅運算量和難度較大，而且難以獲得有用的SNP位點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種品種鑒定的方法、其預(yù)測模型的構(gòu)建方法和裝置，以實現(xiàn)簡單、高通量、自動化地對品種進行鑒定。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種品種鑒定預(yù)測模型的構(gòu)建方法，該構(gòu)建方法包括：獲取SNP數(shù)據(jù)集；對SNP數(shù)據(jù)集進行預(yù)處理，得到SNP數(shù)據(jù)矩陣；對SNP數(shù)據(jù)矩陣進行降維處理，得到SNP縮減集；以SNP縮減集為特征值，以樣本所屬群體名作為目標值，進行模型訓(xùn)練及模型參數(shù)調(diào)節(jié)，獲得初步模型；對初步模型進行評估，得到品種鑒定的預(yù)測模型。