[發明專利]一種玉米自交系一般配合力和特殊配合力的全基因組預測方法及應用

在審

• 申請號: 202011244144.3
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112365926A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 張敖;張學才;阮燕曄;崔震海;李叢;曹慧穎;朱延姝;陳珊;蘇玉靜;張立軍
• 申請（專利權）人: 沈陽農業大學
• 主分類號: G16B30/00
• 分類號: G16B30/00;G16B25/00
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 張欽

本發明屬于玉米分子輔助育種領域，公開了一種玉米自交系一般配合力和特殊配合力的全基因組預測方法及應用。依據被測玉米自交系基因型信息預測一般配合力和基于自交系與測驗種雜種F1基因型預測特殊配合力的方法。降低育種成本。

技術領域

本發明涉及玉米分子輔助育種領域，具體涉及一種玉米自交系一般配合力和特殊配合力的全基因組預測方法及應用。

背景技術

玉米雜交種(hybrid)是由基因型不同父、母親本自交系之間進行雜交產生的第一代種子(通常稱為雜種F1代)。雜交種在生長勢、抗逆性和產量方面優于父、母親本，即，產生雜種優勢。然而，不是任何具有遺傳差異(基因型不同)的自交系之間雜交都能產生適合農業產生需要的優良雜交種。產生優良雜交種的兩個自交系之間不僅要有遺傳差異，而且還要優良性狀互補。所以，玉米雜交育種者的重要工作之一是培育能夠產生雜種優勢的優良自交系。

獲得優良自交系是玉米雜交育種成敗的基礎。玉米自交系由不同遺傳背景(基因型不同的)的玉米材料進行雜交，在經過多代自交后產生。在選育時，通常用一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)衡量自交系的優劣。一般配合力是自交系與一系列測驗種(自交系或雜交種)雜交產生具有強雜種優勢F1的能力。特殊配合力是自交系與特定測驗種(自交系)雜交產生具有高的雜種優勢F1的能力。高的一般配合力是高特殊配合力的基礎。在傳統雜交育種中，通過將被測自交系與一系列測驗種雜交，根據其雜種F1的田間表現確定一般配合力和特殊配合力，兩者都需要大量的雜交和測定工作。

隨著測序技術的發展，基因測序成本大幅度降低，分子輔助育種技術已經發展成為可以實用的技術，其中的全基因組預測技術，是根據待預測材料的基因型，利用已經建立好的基因型與實測表現型關系的數學模型，來預測表現型的技術。全基因組預測技術在理論上可以用來預測玉米自交系的一般配合力和特殊配合力。這種方法將減少大量的田間種植和性狀測定工作，可以節省大量的人力、物力和時間，提高育種效率。目前尚未見到利用全基因組預測技術預測玉米自交系一般配合力和特殊配合力的方法?，F在有一般配合力的預測方法，一般是先通過預測表型，再通過預測的表型預測一般配合力。特殊配合力同理。

一般配合力是對自交系適配性的評價，當測驗種一定時，不同自交系的一般配合力表現決定于自交系的基因型，因此，可以直接用自交系的基因型信息來進行預測。而特殊配合力是個別自交系之間的匹配能力，并不單一決定于被測自交系的基因型，而是決定于被測自交系與測驗種基因型的組合。因此，利用全基因組預測技術預測自交系的特殊配合力時，需要利用雜交組合的基因型與表現型建立預測模型。然而，在預測待預測自交系的特殊配合力時，由于沒有做真實的雜交，也就沒有真實的雜種一代F1種子用來基因測序，因此，必須利用虛擬合成的雜種基因型。

發明內容

為提高玉米自交系一般配合力和特殊配合力的測定效率，降低育種成本，本發明提供一種利用全基因組技術，依據被測玉米自交系基因型信息預測一般配合力和基于自交系與測驗種雜種F1基因型預測特殊配合力的方法。將全部被測自交系和測驗種(自交系或雜交種)進行測序獲得基因型，取部分被測自交系(建模自交系)與所有測驗種(自交系或雜交種)雜交，將得到的F1在田間種植和測定GCA和SCA，然后：(1)根據這部分自交系基因型和GCA數據建立GCA的全基因組預測模型，再用待預測自交系的基因型，預測GCA；(2)利用建模自交系與測驗種雜交F1的虛擬合成基因型和SCA數據建立SCA的全基因組預測模型，再利用待預測自交系與測驗種雜交F1的虛擬合成基因型，預測SCA。

本發明的技術方案如下：

本發明第一個目的是想要保護一種玉米自交系一般配合力的全基因組預測方法，包括如下步驟(圖1)：

(1)對HMP格式的基因型數據進行質量控制；

(2)計算自交系和測驗種的一般配合力(GCA)；