CN101851678A - 一种家禽的保种方法 - Google Patents

Abstract

一种家禽的保种方法，包括：1)、对家禽初始群体所有个体从血样中提取DNA，并对所有个体所选出的所有微卫星进行PCR扩增，进行电泳各个微卫星位点的基因型；2)、计算出初始群体各个遗传标记位点各个等位基因的频率的平方，计算出初始世代各个遗传位点的初始理论杂合度；3)、以后各个世代所有留种个体都重复步骤1)、2)操作，计算各个遗传位点的实际杂合度；4)、计算出相应世代的各个位点的近交系数值；得到近交系数的卡方检验值，并判断近交系数的显著性；5)、如果判断为显著，计算t世代的近交系数F_t；6)、如果近郊系数Ft高于理论近交系数F_t理，则该代的留种量比上代增加。本发明大大减少工作量、快速性好、可靠性良好。

Description

一种家禽的保种方法

技术领域

本发明涉及家禽保种技术领域，尤其是一种家禽的保种方法。

背景技术

家禽保种工作是任何饲养家禽品种原种代公司所不可缺少和小视的一项工作。该工作的好与坏直接影响着品种生产性能的各个方面，如，生产力、繁殖能力和生活力，保种不得当时将会导致生产性能的各个方面在一定程度的衰退。

而近交系数(即，个体从共同祖先遗传得到相同基因的概率)又是保种成功与否的唯一评定参数，因此保种群中对近交系数的观测是一个非常重要的工作，也是一项人力和精力投入大、易出错工作，特别是在家禽个体群养时对于近交系数的准确监控和计算变得更加困难或几乎不可能实现的任务，即使在笼养的情况下要想将近交系数准确计算出来也可能因为孵化过程中蛋上标签的消退而无法确定个体间亲缘关系，使得计算出来的近交系数偏小。

国内外现在对于保种中近交系数的测定普遍采用记录个体间系谱，然后在计算出各个个体的近交系数进而得出群体的平均近交系数。在这种近交系数的计算方法中必须对个体的父母本个体搞清楚，各个个体的近交系数都必须一一计算，计算量相对较大而且计算间没有必然的联系。因此传统的近交系数测定方法存在着：第一，易因为系谱的记录丢失而导致近交系数计算值比实际值偏小；第二，计算工作量大，特别是在群体比较大时，该项工作会变的几乎不可能；第三，一旦某个个体数据缺失，其下代的数据就不能被合理利用了，而且该缺失在该种方法中是无法补救的。为此，许多研究者不断探索新的更为有效的保种群近交系数测定方法，以改变传统近交系数测定方法的不足。

发明内容

为了克服已有的家禽保种方法的工作量大、可靠性差的不足，本发明提供一种大大减少工作量、快速性好、可靠性良好的家禽的保种方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种家禽的保种方法，所述保种方法包括以下步骤：

1)、对家禽初始群体所有个体从血样中提取DNA，并对所有个体所选出的所有微卫星进行PCR(聚合酶链式反应，主要用于微卫星遗传标记的信号的放大效果，让后面的监测个更加的便捷和清晰)扩增，进行电泳各个微卫星位点的基因型；

2)、计算出初始群体各个遗传标记位点各个等位基因的频率的平方

并根据公式(1)计算出初始世代各个遗传位点的初始理论杂合度H_0j，公式(1)如下所示：

$H_{0j}=1-\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{0\mathrm{ji}}^2---\left(1\right)$

H_0j为第j个遗传位点的初始世代的杂合度；

为第j个遗传位点初始世代第i个等位基因频率的平方；m为第j个遗传位点的等位基因数；

3)、以后各个世代所有留种个体都重复步骤1)、2)操作，根据公式(3)计算各个遗传位点的实际杂合度H_tj，公式(3)如下所示：

$H_{\mathrm{tj}}=\frac{D_{\mathrm{tj}}}{N_t}---\left(3\right)$

D_tj为t世代群体第j个遗传位点上实际的杂合个体数；N_t为t世代的个体数；

4)、根据公式(4)计算出相应世代的各个位点的近交系数值，公式(4)如下所示：

$F_{\mathrm{tj}}=\frac{H_{0j}-H_{\mathrm{tj}}}{H_{0j}}---\left(4\right)$

去除F_tj中的负值后，将所有其他位点计算得到的F_tj相加得到近交系数的卡方检验值，自由度为参加计算的近交系数的个数，根据相应自由度下的卡方分布表判断近交系数的显著性；

5)、如果判断为显著，根据公式(5)计算t世代的近交系数F_t，公式(5)如下所示：

$F_t=\frac{\underset{j=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{\mathrm{tj}}}{k}---\left(5\right)$

其中，k为参加计算的位点数；

6)、将计算得到的近郊系数F_t与理论近交系数F_t理比较，如果近郊系数F_t高于理论近交系数F_t理，则该代的留种量比上代增加。

作为优选的一种方案：所述步骤6)中，设定初始代近交系数为零，理论近交系数的计算公式如下(6)：

F_t理＝1-(1-ΔF)^t    (6)

其中，F_t理为t代理论时允许的近交系数值；ΔF为由保种计划所推算出来的每代的平均近交增量。

再进一步，所述步骤1)中，对初始群体所有个体用氯仿苯酚法从血样中提取DNA，并采用12％的聚丙烯酰胺凝胶进行电泳各个微卫星位点的基因型。当然，也可以选择其他类似的方法提取DNA和进行电泳。

更进一步，所述步骤1)中，检测微卫星的选择方式：覆盖到所有的染色体上，某一条染色体上具体微卫星的选择是随机的。根据美国生物信息网上提供的家禽微卫星遗传标记信息进行选择。

本发明的有益效果主要表现在：1、可以免去家禽系谱的记录工作，大大减少了保种工作者的系谱整理工作；2、防止了因为系谱的不完整导致数据的偏大或偏小；3、减少近交系数的计算工作量，因为原理每个近交个体的近交系数要一一计算出来，而用本方法就不用一一进行计算了；4、能够指导后代留种群体大小的确定。

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述。

一种家禽的保种方法，所述保种方法包括以下步骤：

1)、对家禽初始群体所有个体从血样中提取DNA，并对所有个体所选出的所有微卫星进行PCR(聚合酶链式反应，主要用于微卫星遗传标记的信号的放大效果，让后面的监测个更加的便捷和清晰)扩增，进行电泳各个微卫星位点的基因型；

2)、计算出初始群体各个遗传标记位点各个等位基因的频率的平方

并根据公式(1)计算出初始世代各个遗传位点的初始理论杂合度H_0j，公式(1)如下所示：

$H_{0j}=1-\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{0\mathrm{ji}}^2---\left(1\right)$

H_0j为第j个遗传位点的初始世代的杂合度；

为第j个遗传位点初始世代第i个等位基因频率的平方；m为第j个遗传位点的等位基因数；

3)、以后各个世代所有留种个体都重复步骤1)、(2)操作，根据公式(3)计算各个遗传位点的实际杂合度H_tj，公式(3)如下所示：

$H_{\mathrm{tj}}=\frac{D_{\mathrm{tj}}}{N_t}---\left(3\right)$

D_tj为t世代群体第j个遗传位点上实际的杂合个体数；N_t为t世代的个体数；

4)、根据公式(4)计算出相应世代的各个位点的近交系数值，公式(4)如下所示：

$F_{\mathrm{tj}}=\frac{H_{0j}-H_{\mathrm{tj}}}{H_{0j}}---\left(4\right)$

去除F_tj中的负值后，将所有其他位点计算得到的F_tj相加得到近交系数的卡方检验值，自由度为参加计算的近交系数的个数，根据相应自由度下的卡方分布表判断近交系数的显著性；

5)、如果判断为显著，根据公式(5)计算t世代的近交系数F_t，公式(5)如下所示：

$F_t=\frac{\underset{j=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{\mathrm{tj}}}{k}---\left(5\right)$

其中，k为参加计算的位点数；

6)、将计算得到的近郊系数F_t与理论近交系数F_t理比较，如果近郊系数F_t高于理论近交系数F_t理，则该代的留种量比上代增加。

所述步骤6)中，设定初始代近交系数为零，理论近交系数的计算公式如下(6)：

F_t理＝1-(1-ΔF)^t    (6)

其中，F_t理为t代理论时允许的近交系数值；ΔF为由保种计划所推算出来的每代的平均近交增量。

所述步骤1)中，对初始群体所有个体用氯仿苯酚法从血样中提取DNA，并采用12％的聚丙烯酰胺凝胶进行电泳各个微卫星位点的基因型。当然，也可以选择其他类似的方法提取DNA和进行电泳。

所述步骤1)中，检测微卫星的选择方式：覆盖到所有的染色体上，某一条染色体上具体微卫星的选择是随机的。

本实施例中，家禽保种群近交系数计算方法是利用保种群初始代各个遗传位点的基因频率计算出随机交配情况下以后各代的理论杂合度H_0j计算方法见公式(1)。

$H_{0j}=1-\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{0\mathrm{ji}}^2---\left(1\right)$

H_0j为第j个遗传位点的初始世代的杂合度；

为第j个遗传位点初始世代第i个等位基因频率的平方；m为第j个遗传位点的等位基因数。

在之后的各个世代实际杂合度会因为近交的存在，而导致各个世代相应位点上的实际杂合度偏离理论上的杂合度。因为在哈代温伯格平衡理论中随机交配的大群体基因型频率是不会发生改变的，只有在近交的情况下后代的实际杂合度才会偏离理论值。在出事世代之后的第t世代的各位点的实际杂合度(H_tj)和相应位点的初始杂合度(H_0j)以及t世代的近交系数F_tj存在以下的对应关系，其中实际杂合度的计算方法见公式(2)和(3)。

H_tj＝(1-F_tj)H_0j            (2)

$H_{\mathrm{tj}}=\frac{D_{\mathrm{tj}}}{N_t}---\left(3\right)$

D_tj为t世代群体第j个遗传位点上实际的杂合个体数；N_t为t世代的个体数。

由公式(2)推倒可以得到t世代近交系数的计算公式如公式(4)。

$F_{\mathrm{tj}}=\frac{H_{0j}-H_{\mathrm{tj}}}{H_{0j}}---\left(4\right)$

然后对所有位点计算得到的F_tj相加(其中出现的负值说明样本太小应加大，且也应该在卡方检验中剔除)之和，即为近交系数卡方检验的卡方值对应的自由度为参加计算的近交系数的个数。然后根据相应自由度下卡方分布表判断近交系数的显著性，一般判断的概率为0.05或0.01。在显著的情况下根据公式(5)就可计算出t世代的近交系数F_t。

$F_t=\frac{\underset{j=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{\mathrm{tj}}}{k}---\left(5\right)$

公式(5)中的k为参加计算的位点数，同样F_tj不能存在负值，这是我们就可以说在95％的概率或99％的概率条件上可说t世代的近交系数为F_t。如果计算出来的近交系数与保种群每代的允许的近交系数高这要根据差别的大小进行保种群规模的调整，如果得到的近交系数高于保种计划允许，这时该代的留种量就应比上代有所增加，否则可不变。

保种群每代理论近交系数的计算公式如下(在假设初始代的近交系数为零的情况下)：

F_t理＝1-(1-ΔF)^t            (6)

公式中的F_t理为t代理论时允许的近交系数值；ΔF为由保种计划所推算出来的每代的平均近交增量，如，保种计划允许10代时的最大近交系数为0.1，这时就有F_10理＝0.1再将其代入公式6就可以得到每代的近交增量为0.01045。

实例：萧山鸡保种计划为十代允许近交系数为0.08，平均近交增量为0.0083。

第一、选择了萧山鸡的两个遗传位点，A和B位点作为近交系数的监控依托工具。

第二、对萧山鸡保种初始群中的所有个体100公和200母进行提取DNA，并用PCR的方法对所有个体的A和B两位点基因片段进行扩增。再用12％的聚丙烯酰胺凝胶检测各个个体A和B两位点的基因频率见表1.

表1萧山鸡保种群初始代各位点的基因频率

根据公式1可以计算得到A和B位点初始的理论杂合度分别为0.42和0.48。

第三、萧山鸡保种群在第三个世代时也用PCR和电泳检测得到的A和B两位点的杂合个体数120和130只，总共个体数300只。这时根据公式3计算得到第三个世代萧山鸡保种群体的A位点和B位点实际杂合度为0.4和0.43。

第四、根据公式4计算得到第三个世代萧山鸡保种群两个位点的近交系数分别为0.0476和0.1042。相加得到的卡方值为0.1118，自由度为2，查卡方概率表为0.943，则可信度为1-0.943＝0.057。

第五，根据公式5计算得到的萧山鸡保种群第三世代的近交系数就为0.0759，而第三代的理论允许近交系数根据公式6可知为0.0247，说明群体已经近交很严重了，适当的增加保种群的留种个体数(这里之所以不显著是因为我们只列举了两个位点，实际中位点数应适当的增加)。

Claims (4)

1.一种家禽的保种方法，其特征在于：所述保种方法包括以下步骤：

1)、对家禽初始群体所有个体从血样中提取DNA，并对所有个体所选出的所有微卫星进行PCR扩增，进行电泳各个微卫星位点的基因型；

2)、计算出初始群体各个遗传标记位点各个等位基因的频率的平方P_0ji ²并根据公式(1)计算出初始世代各个遗传位点的初始理论杂合度H_0j，公式(1)如下所示：

$H_{0j}=1-\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{0\mathrm{ji}}^2---\left(1\right)$

H_0j为第j个遗传位点的初始世代的杂合度；P_0ji ²为第j个遗传位点初始世代第i个等位基因频率的平方；m为第j个遗传位点的等位基因数；

3)、以后各个世代所有留种个体都重复步骤1)、2)操作，根据公式(3)计算各个遗传位点的实际杂合度H_tj，公式(3)如下所示：

$H_{\mathrm{tj}}=\frac{D_{\mathrm{tj}}}{N_t}---\left(3\right)$

D_tj为t世代群体第j个遗传位点上实际的杂合个体数；N_t为t世代的个体数；

4)、根据公式(4)计算出相应世代的各个位点的近交系数值，公式(4)如下所示：

$F_{\mathrm{tj}}=\frac{H_{0j}-H_{\mathrm{tj}}}{H_{0j}}---\left(4\right)$

去除F_tj中的负值后，将所有其他位点计算得到的F_tj相加得到近交系数的卡方检验值，自由度为参加计算的近交系数的个数，根据相应自由度下的卡方分布表判断近交系数的显著性；

5)、如果判断为显著，根据公式(5)计算t世代的近交系数F_t，公式(5)如下所示：

$F_t=\frac{\underset{j=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{\mathrm{tj}}}{k}---\left(5\right)$

其中，k为参加计算的位点数；

6)、将计算得到的近郊系数F_t与理论近交系数F_t理比较，如果近郊系数F_t高于理论近交系数F_t理，则该代的留种量比上代增加。

2.如权利要求1所述的一种家禽的保种方法，其特征在于：所述步骤6)中，设定初始代近交系数为零，理论近交系数的计算公式如下(6)：

F_t理＝1-(1-ΔF)^t    (6)

其中，F_t理为t代理论时允许的近交系数值；ΔF为由保种计划所推算出来的每代的平均近交增量。

3.如权利要求1或2所述的一种家禽的保种方法，其特征在于：所述步骤1)中，对初始群体所有个体用氯仿苯酚法从血样中提取DNA，并采用12％的聚丙烯酰胺凝胶进行电泳各个微卫星位点的基因型。

4.如权利要求1或2所述的一种家禽的保种方法，其特征在于：所述步骤1)中，检测微卫星的选择方式：覆盖到所有的染色体上，某一条染色体上具体微卫星的选择是随机的。