CN110348767A - 一种日本沼虾常规育种中预测和避免近交程度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种日本沼虾常规育种中预测和避免近交程度的方法，包括以下步骤：1)根据育种目标，将组建的育种基础群体分为若干相等的子群组，即育种基础群体的结构化，设子群组的数目为c；2)亲本的交配设计：采用步骤1)中不同子群组中的雌雄亲本之间进行交配；3)每个世代近交对最大近交系数预测：假设每个世代每个群组中只有一对雌雄亲本产生后代，本发明将育种基础群结构化，建立子群组而不是家系，可避免因建立家系带来的巨大技术困难，节省经济和时间成本，具有很强可实际操作性。通过本发明所述方法，可以直接利用子群组的数量而不是利用对后代有遗传贡献的亲本的数量来控制每个世代的近交程度，克服了由近交导致的遗传衰退。

Description

一种日本沼虾常规育种中预测和避免近交程度的方法
技术领域
本发明涉及一种日本沼虾常规育种中预测和避免近交程度的新方法。
背景技术
水产经济动物的育种技术和方法是提高养殖品种生产性能的最重要手段。目前国内外最普遍采用的常规育种方法之一是个体选择(individual selection)。该方法完全是基于基础群体中个体的表型值进行的选择。由于该方法在实际操作时具有简单易行、不需要个体标记或识别、不需要保持个体系统记录、经济成本低廉等优点，该方法已成为日本沼虾育种中采用的最主要育种策略。如果育种目标性状的遗传力较高，那么原则上可以快速取得遗传进展；该方法适合于生长率、形态性状(易于评估且在两性中都表达的性状)；然而该方法也存在明显的缺点，即难以避免近交。
家系选择(family selection)也是一种有效的育种方法，该方法利用雌雄亲本单对交配技术建立若干家系并在此基础上根据育种目标性状的家系均值进行选择；为取得较为理想的选择反应，一般需要建立家系50个以上。由于在日本沼虾中难以进行人工受精、雌雄亲本间交配不同步，建立家系的技术难度极大且难以维持，成本也极高，因此家系选择策略目前在日本沼虾中未有实行，在其它水产经济动物中也较少采用，现有技术在日本沼虾常规育种中，存在着难以估计和控制近交程度的问题。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种日本沼虾常规育种中预测和避免近交程度的方法。
技术方案：本发明所述一种日本沼虾常规育种中预测和避免近交程度的方法，包括以下步骤：1)根据育种目标，将组建的育种基础群体分为若干相等的子群组，即育种基础群体的结构化，设子群组的数目为c；
2)亲本的交配设计：采用步骤1)中不同子群组中的雌雄亲本之间进行交配；
3)每个世代近交对最大近交系数预测：假设每个世代每个群组中只有一对雌雄亲本产生后代，根据近交系数的计算公式：
公式(1)中，F为近交系数，f和m分别为每个世代中产生后代的雌性亲本和雄性亲本的数量；随着育种的逐代进行，在选择进行到世代t时，近交系数Ft由下式计算：
Ft＝1-(1-F)t (2)
根据公式(1)得出，每个世代每个群组中只有一对雌雄亲本产生后代时，f＝m＝c，则有：
其中，c为每个世代参加繁殖时子群组的数量，当育种进行到世代t时，根据公式(2)得近交系数为：
公式(4)是在每个世代中亲本数量最小，即只有一对亲本雌雄繁殖产生后代时得到的，因此，公式(4)计算得到的近交系数为每个世代的最大近交系数。
优选地，所述公式(4)用于预测t世代时的近交系数是最大近交系数，直接用子群组的数量预测近交系数，最大近交系数直接对群体近交程度进行预测。
有益效果：
(1)本发明所述方法将育种基础群结构化，建立子群组而不是家系，可避免因建立家系带来的巨大技术困难，节省经济和时间成本，具有很强可实际操作性；
(2)本发明所述在每个世代雌雄亲本繁殖时，采用不同子群组之间的亲本进行配组，也可以采用不同子群组之间亲本轮流组配的方式；并利用所述方法中的公式(4)的计算方法，直接利用子群组的数量来预测每个世代中最大近交系数，从而可直观评估每个世代的近交衰退程度；
(3)通过本发明所述方法，可以直接利用子群组的数量而不是利用对后代有遗传贡献的亲本的数量来控制每个世代的近交程度，克服了由近交导致的遗传衰退，由于利用子群组的数量控制了近交程度，可对每个代育种目标性状的遗传进展进行可靠评估；
(4)本发明中提出的预测和控制近交的新方法完全可以直接应用于其它水产经济动物常规育种中。
附图说明
图1为本发明所述子群组雌雄亲本进行交配的示意图；
图2为不同子群组中每个世代最大近交系数随世代数的变化示意图；
图3为20个子群组中每个世代最大近交系数随世代数的变化示意图；
图4为现有技术中近交系数随世代数的变化示意图。
具体实施方式
下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例：当日本沼虾的育种策略采用个体选择方法来设计育种方案时必须要监测和控制近交程度，因近交导致的基因纯合会侵蚀掉一部分遗传进展；育种目标性状因人工选择压力取得的实际遗传进展＝预期遗传进展－近交衰退效应；近交程度越大，近交衰退效应越大，实际遗传进展越小。为最大化育种目标性状的遗传进展，在制订育种方案时必须考虑采取必要措施来最小化近交衰退效应；近效衰退效应可以用近交系数(inbreedingcoefficient)来衡量。
一种日本沼虾常规育种中预测和避免近交程度的方法，包括以下步骤：1)根据育种目标，将组建的育种基础群体分为若干相等的子群组，即育种基础群体的结构化，设子群组的数目为c；
2)亲本的交配设计：采用步骤1)中不同子群组中的雌雄亲本之间进行交配以最大程度上避免或最小化近交，如附图1所示；
3)每个世代近交对最大近交系数预测：虽然在日本沼虾某世代亲本繁育完成后对下一代提供遗传贡献的亲本的准确数量未知，但近交系数可以在极端的情况下进行计算；
假设每个世代每个群组中只有一对雌雄亲本产生后代，根据近交系数的计算公式：
Ft＝1-(1-F)t (2)
公式(1)中，F为近交系数，f和m分别为每个世代中产生后代的雌性亲本和雄性亲本的数量；在日本沼虾亲本繁育开始时可以大致确定雌雄亲本的数量，而一旦在土塘或水泥池塘中完成亲本繁育时，期间由于死亡或个体争斗等原因导致最终无法确定产生后代雌雄亲本的数量，因而依据上述公式无法估计近交系数或近交衰退程度。目前日本沼虾的实际育种中,非常需要一种新方法来评估每个选择世代的近交程度。如果不能估计近交系数，那么也就难以评估近交衰退效应，进而会使育种目标性状遗传进展的评估造成较严重的系统偏差(难以准确评估育种目标性状的遗传进展)。
随着育种的逐代进行，近交程度会逐代累积；一般而言，在选择进行到世代t时，近交系数Ft由下式计算：
随着育种的逐代进行，在选择进行到世代t时，近交系数Ft由下式计算：
如附图4所示，当选择进行到第5代时，近交系数F由第一世代的1％累积到4.9％，F由第一世代的5％累积到22.6％，由第一世代的10％累积到41％，由第一世代的30％累积到83.2％；当选择连续进行到第10世代时，近交系数的累积更高，近交衰退也会更严重，此时育种目标性状的遗传进展很可能因严重近交程度而丧失；
根据公式(1)得出，每个世代每个群组中只有一对雌雄亲本产生后代时，f＝m＝c，则有：
其中，c为每个世代参加繁殖时子群组的数量，当育种进行到世代t时，根据公式(2)得近交系数为：
公式(4)是在每个世代中亲本数量最小，即只有一对亲本雌雄繁殖产生后代时得到的，因此，公式(4)计算得到的近交系数为每个世代的最大近交系数；只要在每个世代中存在多于一对雌雄亲本产生后代的情况(日本沼虾实际繁育中总是如此)，实际近交系数总是小于利用(4)式计算得到的近交系数；我们可以利用式(4)预测t世代时的近交系数是最大近交系数(上限)；这样即可直接利用子群组的数量而不是利用每世代产生后代的雌雄亲本的数量来预测近交系数；虽然利用式(4)得到的是每个世代的最大近交系数，但根据该最大近交系数可直接对群体近交程度进行预测，进而评估其对育种目标性状遗传进展的影响。
不同选择世代中最大近交系数与繁育世代数t在不同子群组数量条件下的变化趋势如图2所示；如在c＝20条件下，当选择进行到第5世代时最大近交系数由零世代的0％上升到6.1％；在c＝40条件下，最大近交系数相应上升以3.1％；而在c＝50条件下，最大近交系数相应上升到2.5％；附图3说明了最大近交系数随每个子群组中交配成功的亲本对数量的变化趋势(c＝20条件下)；可见，在10个选择世代中，p＝1时近交系数始终最大；如当选择进行到第5世代时，p＝1,5,10,20,30时的近交系数分别为11.9％，2.5％，1.2％，0.6％和0.4％。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (2)

1.一种日本沼虾常规育种中预测和避免近交程度的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据育种目标，将组建的育种基础群体分为若干相等的子群组，即育种基础群体的结构化，设子群组的数目为c；
2)亲本的交配设计：采用步骤1)中不同子群组中的雌雄亲本之间进行交配；
3)每个世代近交对最大近交系数预测：假设每个世代每个群组中只有一对雌雄亲本产生后代，根据近交系数的计算公式：
公式(1)中，F为近交系数，f和m分别为每个世代中产生后代的雌性亲本和雄性亲本的数量；随着育种的逐代进行，在选择进行到世代t时，近交系数Ft由下式计算：
Ft＝1-(1-F)t (2)
根据公式(1)得出，每个世代每个群组中只有一对雌雄亲本产生后代时，f＝m＝c，则有：
其中，c为每个世代参加繁殖时子群组的数量，当育种进行到世代t时，根据公式(2)得近交系数为：
公式(4)是在每个世代中亲本数量最小，即只有一对亲本雌雄繁殖产生后代时得到的，因此，公式(4)计算得到的近交系数为每个世代的最大近交系数。
2.根据权利要求1所述的日本沼虾常规育种中预测和避免近交程度的方法，其特征在于，所述公式(4)用于预测t世代时的近交系数是最大近交系数，直接用子群组的数量预测近交系数，最大近交系数直接对群体近交程度进行预测。
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