机器学习在动物基因组选择中的研究进展

基因组选择是指利用覆盖在全基因组范围内的分子标记信息来估计个体育种值。利用基因组信息能够避免因系谱错误带来的诸多问题，提高选择准确性并缩短育种世代间隔。根据统计模型的不同，基因组选择方法可大致分为基于BLUP(best linear unbiased prediction, BLUP)理论的方法、基于贝叶斯理论的方法和其他方法。目前应用较多的是GBLUP及其改进方法 ssGBLUP。准确性是基因组选择模型最常用的评价指标，用来衡量真实值和估计值之间的相似程度。影响准确性的因素可以从模型中体现，大致分为可控因素和不可控因素。传统基因组选择方法促进了动物育种的快速发展，但这些方法目前都面临着多群体、多组学和计算等诸多挑战，不能捕获基因组高维数据间的非线性关系。作为人工智能的一个分支，机器学习是最贴近生物掌握自然语言处理能力的一种方式。机器学习从数据中提取特征并自动总结规律，利用该规律与新数据进行预测。对于基因组信息，机器学习无需进行分布假设，且所有的标记信息都能够被考虑进模型当中。相比于传统的基因组选择方法，机器学习更容易捕获基因型之间、表型与环境之间的复杂关系。因此，机器学习在动物基因组...     

爱荷华州立大学研究人员对镰刀菌基因组序列测序

<正>据天津市农业科学院信息研究所消息,日前,爱荷华州立大学的科学家开展了镰刀菌基因组测序工作,研究表明,这种真菌是大豆猝死综合症(SDS)的罪魁祸首。利用草图基因组序列,科学家们已经确定导致大豆SDS的基因。     

乳酸菌DNA序列分析与功能基因研究现状

乳酸菌在食品发酵业中得到广泛的应用,被认为是加强健康食品生产的益生菌。关于多种乳酸菌的基因组测序和功能基因组的研究加快了对乳酸菌多样性和进化的理解,并且揭示了重要特性的分子基础。随着目标试验的证实、代谢工具的开发、网络工具的利用,生物信息学工具以及数据库重新构建代谢途径为食品和饲料菌种提供了新的开发途径。     

牦牛Y染色体基因组单纯型微卫星丰度分析

微卫星或简单序列重复（SSRs）广泛分布于真核生物基因组中,其在物种基因组结构组成和功能中发挥着重要作用。本研究以2021年报道的牦牛（Bos grunniens）Y染色体基因组序列为研究对象,利用生物信息学方法系统分析了其单纯型微卫星的丰度状况。结果表明,在牦牛Y染色体基因组（26.36 Mb）中共发现12 699个1～6个碱基重复的单纯型SSRs,总长为0.33 Mb,平均长度为25.68 bp,相对频率和相对密度分别为481.77 loci/Mb和12 371.73 bp/Mb,提示牦牛Y染色体基因组包含约1.25%的单纯型SSRs。6类单纯型SSRs在牦牛Y染色体上分布不均匀,其中二碱基重复的SSRs最为丰富,总数为5 835个（45.95%）,平均长度为27.82 bp,而单碱基和三、四、五、六碱基重复的SSRs所占比例分别为29.79%、9.66%、8.81%、5.57%和0.22%。不同类别的单纯型SSRs其不同重复单元的重复次数存在差异,其中以A、AC、AAC等为重复单元的单纯型SSRs在牦牛Y染色体上所含比例相对较高;各重复单元重复次数的范围分别集中在12～20次（单...     

永登七山羊全基因组选择信号检测分析

旨在检测永登七山羊群体基因组选择信号,挖掘永登七山羊有价值的种质特性基因。本研究以4个绵羊群体(永登七山羊、岷县黑裘皮羊、兰州大尾羊和滩羊)共40个个体为研究对象,利用简化基因组测序(specific-locus amplified fragment sequencing, SLAF-seq)技术检测全基因组范围内的单核苷酸多态性位点(SNPs)。基于SNPs数据集,通过elgensoft软件进行主成分分析;运用Treemix软件分析基因流事件;利用群体遗传分化指数(Fst)和核苷酸多样性比值(πratio)进行全基因组选择性清除分析,取top 5%Fst和πratio的交集以确定基因组受选择区域,并对候选基因进行GO和KEGG富集分析。结果共得到1 658 596个群体SNPs;主成分分析(PCA)发现永登七山羊能够独立分群,基因流表明永登七山羊和兰州大尾羊存在较弱的基因交流。以永登七山羊为试验群体,岷县黑裘皮羊、兰州大尾羊和滩羊为参考群体进行选择清除分析,3个比较组的受选择区域分别检测出424、294、301个候选基因;GO和KEGG分析结果表明,候选基因分别显著富集在65、79、...     

基于全基因组填充重测序关联分析鉴别影响苏山猪初生体尺与乳头数性状的遗传位点

旨在鉴别影响苏山猪初生体尺和乳头数性状的遗传位点,开发可用于辅助育种的分子标记,为苏山猪生长和繁殖性能的持续选育提供理论基础。本试验对269头苏山猪初生仔猪(出生后24 h内)的体尺和乳头数表型进行测定,并采集耳组织样品。基于全基因组重测序及基因型填充策略,利用全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)和群体分化指数(fixation index,Fst)的方法挖掘与目的性状强关联位点,并对位置功能候选基因开展GO和KEGG分析,确定最有可能的主效基因。本研究共鉴别到4个候选位点,分布在13、14和X染色体上,其中与初生体尺性状显著关联的位点有2个,与乳头数性状显著关联的位点有2个。本研究筛选出1个与体长性状相关的候选基因ACTA2;1个与胸围性状相关的候选基因COL4A6;3个与乳头数性状相关的候选基因ACTA2、CRTAP和SEPTIN6,为苏山猪初生体尺性状和乳头数性状的遗传改良提供了重要的分子标记。     

中国荷斯坦牛初产日龄遗传评估及全基因组关联分析

基于高通量SNPs测序的全基因组关联分析为奶牛繁殖性状相关基因的探索提供了契机。本研究基于课题组前期中国荷斯坦牛基因组测序芯片的结果,通过DMU(v 6.0)采用AI-REML结合EM算法的动物模型对北京地区2001-2011年10年间19 111头中国荷斯坦母牛初产日龄记录进行遗传参数估计,并应用PLINK(v 1.07)将大群估计的2 172头中国荷斯坦母牛初产日龄性状的育种值(EBV)作为表型值,进行基于无关群体设计的全基因组关联分析。通过全基因组水平的Bonferroni校正,共检测到1 700个SNPs与初产日龄显著相关。选取P值达到10-15的43个SNPs进行初步分析,其中12个位于X染色体上。显著SNPs上下游200kb范围内存在KLHL4、TRAM1、TRAM2、ZNF438、MATK等繁殖障碍疾病相关基因。7号染色体1 Mb(20.42~21.52 Mb)区域内多个SNPs位点与初产日龄显著相关。这些基因和区域可以作为影响初产日龄性状的重要候选基因和区域,为揭示奶牛繁殖性状的分子遗传基础积累了素材。     

河北省猪星状病毒4型全基因组测定及遗传进化分析

为了解河北省流行的猪星状病毒(PAstV)遗传特性和重组现象,设计了7对特异性扩增引物,利用RT-PCR方法进行全基因组序列扩增;应用DNAStar软件和MEGA 7.0软件对扩增得到的序列进行拼接和核苷酸同源性分析,并建立基于全基因组和ORF2基因的系统进化树;利用生物学分析软件对全基因组序列结构特点和重组现象进行分析。结果显示,成功扩增得到1株PAstV4 HB-SJZ全基因组序列;全基因组遗传分析显示,HB-SJZ株与PAstV4参考毒株同源性显著高于其他基因型毒株,为74.2%～81.0%,与匈牙利4型毒株WBAstV-1同源性最高(81.0%);基于ORF2基因分析显示,HB-SJZ株与PAstV4参考毒株同源性为64.8%～68.9%,与日本毒株PoAstV-VIRES-GX03-C3遗传关系最近(68.9%);重组分析显示,HB-SJZ株的ORF1基因与JPN Bu5 2014株和JPN Mol2-3 2015株存在重组现象。这一研究提示河北省流行的PAstV4是同物种重组毒株,为该病的流行病学调查提供科学依据,也为该病的防控提供理论基础。     

新型H7N9流感病毒产生深层原因阐明

<正>在国家自然科学基金等的资助下,中国农业大学刘金华课题组和国外学者合作发现,单一基因型H9N2流感病毒在我国鸡群中的优势流行为H7N9流感病毒的重排提供了充分条件,从而阐明了新型H7N9流感病毒产生的深层原因。相关成果日前发表于美国《国家科学院院刊》。据了解,H7N9禽流感病毒是一种新型重排病毒,其6个内部基因全部来自鸡源H9N2病毒。     

猪圆环病毒2型LN株初步分离与全基因组测序

为了解猪圆环病毒2型(PCV-2)在河南地区猪场的流行情况,采用常规方法对采集自河南省洛阳市某猪场病料中的PCV-2进行了分离,并对其全基因组进行了扩增、克隆和测序。结果表明,从患病仔猪的病料中分离到了1株PCV-2,命名为LN株,该毒株的全基因组序列大小为1 767 bp。该试验结果为从分子水平上揭示PCV-2的致病特性,开发PCV-2的相关疫苗和诊断产品奠定了基础。