近日，中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所牛遺傳育種科技創新團隊開發了一款肉牛基因組選擇育種液體捕獲芯片“Cattle110K”。該芯片作為一款高效、經濟的基因型檢測應用工具，在創新團隊肉牛分子育種應用技術的支持下，將有力推進我國肉牛遺傳改良進程，助力我國肉牛種業和產業持續高質量發展。相關研究成果發表在《Animal Research and One Health》上。
低成本、大規模的基因分型技術對家畜的分子育種研究至關重要。近年來，肉牛高密度SNP芯片（Illumina BovineHD Bead Chip）和中密度SNP芯片（Illumina Bovine SNP50 Bead Chip）被廣泛應用于全基因組關聯分析（GWAS）、基因組選擇（GS）等研究中。然而，傳統的磁珠芯片僅能檢測已知的SNP而無法發現新的變異位點。二代測序可以檢測到整個基因組中的所有變異，但對于分子育種領域的大規模基因分型來說，價格仍然過于昂貴。靶向捕獲測序技術（GBTS）為這一問題提供了解決方案，該技術將芯片和二代測序的優點結合起來，具有低成本、高準確度和設計靈活等特點。本研究基于GBTS技術，開發了一款針對肉牛的液相捕獲芯片Cattle110K，評估了在實際樣本中的分型表現以及在GWAS研究中的應用效果，同時對這款芯片和肉牛高密度芯片的遺傳評估準確性進行了對比。
在Cattle110K芯片面板設計階段，創新團隊在肉牛主要經濟性狀候選基因鑒定挖掘和全基因組選擇技術應用研究的基礎上，從GWAS，BayesB，eQTL-mapping，ATAC-seq等方法篩選的候選功能變異中，挑選出該芯片的目標單核苷酸多態性位點，經過參考基因組版本轉換、位點評估和樣本測試，最終保留112180個基因檢測位點，相鄰SNP標記平均間距為22.15Kb，測試樣本中最小等位基因頻率均值為0.32，重復樣本基因型一致率為99.21%，與Illumina肉牛高密度芯片之間的一致率平均為98.17%。
為驗證Cattle110K實際應用效果，創新團隊對國內外主要肉牛品種進行了測試，并在華西牛群體中開展全基因組關聯分析以及體尺和屠宰性狀的全基因遺傳評估準確性的研究。其中，在肉牛重要經濟性狀（宰前活重、胴體長、十字部高和大理石花紋評分）的GWAS分析結果中，鑒定到6號染色體與宰前活重顯著相關的基因組區域（NCAPG-LCORL），在13號染色體和8號染色體上分別找到與十字部高和大理石花紋評分相關的新的候選基因組區域。在全基因組選擇應用方面，Cattle110K在基因組預測方面具有與BovineHD相當的性能，在宰前活重、屠宰率等上性狀，該芯片基因組估計育種值的（GEBV）準確性還有所提高。
研究結果表明，Cattle110K芯片包含肉牛重要經濟性狀相關位點，位點分布均勻，分型準確性高，性價比好。采用該芯片對實際樣本進行基因分型發現，在GWAS和GS的分析中都具有較高的可靠性和準確性。Cattle110K為肉牛育種提供了一個高效、經濟的基因分型工具，將有助于加快肉牛遺傳改良的進程，有力支撐肉牛基因組選擇技術的推廣應用。
牧醫所陳燕副研究員以及博士生郭應威、葛菲為該文章的共同第一作者，李俊雅研究員和陳燕副研究員為通訊作者。該研究得到國家肉牛牦牛產業技術體系和中國農業科學院科技創新工程等項目共同資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/aro2.58
日期：2024-04-22
低成本、大規模的基因分型技術對家畜的分子育種研究至關重要。近年來，肉牛高密度SNP芯片（Illumina BovineHD Bead Chip）和中密度SNP芯片（Illumina Bovine SNP50 Bead Chip）被廣泛應用于全基因組關聯分析（GWAS）、基因組選擇（GS）等研究中。然而，傳統的磁珠芯片僅能檢測已知的SNP而無法發現新的變異位點。二代測序可以檢測到整個基因組中的所有變異，但對于分子育種領域的大規模基因分型來說，價格仍然過于昂貴。靶向捕獲測序技術（GBTS）為這一問題提供了解決方案，該技術將芯片和二代測序的優點結合起來，具有低成本、高準確度和設計靈活等特點。本研究基于GBTS技術，開發了一款針對肉牛的液相捕獲芯片Cattle110K，評估了在實際樣本中的分型表現以及在GWAS研究中的應用效果，同時對這款芯片和肉牛高密度芯片的遺傳評估準確性進行了對比。
在Cattle110K芯片面板設計階段，創新團隊在肉牛主要經濟性狀候選基因鑒定挖掘和全基因組選擇技術應用研究的基礎上，從GWAS，BayesB，eQTL-mapping，ATAC-seq等方法篩選的候選功能變異中，挑選出該芯片的目標單核苷酸多態性位點，經過參考基因組版本轉換、位點評估和樣本測試，最終保留112180個基因檢測位點，相鄰SNP標記平均間距為22.15Kb，測試樣本中最小等位基因頻率均值為0.32，重復樣本基因型一致率為99.21%，與Illumina肉牛高密度芯片之間的一致率平均為98.17%。
為驗證Cattle110K實際應用效果，創新團隊對國內外主要肉牛品種進行了測試，并在華西牛群體中開展全基因組關聯分析以及體尺和屠宰性狀的全基因遺傳評估準確性的研究。其中，在肉牛重要經濟性狀（宰前活重、胴體長、十字部高和大理石花紋評分）的GWAS分析結果中，鑒定到6號染色體與宰前活重顯著相關的基因組區域（NCAPG-LCORL），在13號染色體和8號染色體上分別找到與十字部高和大理石花紋評分相關的新的候選基因組區域。在全基因組選擇應用方面，Cattle110K在基因組預測方面具有與BovineHD相當的性能，在宰前活重、屠宰率等上性狀，該芯片基因組估計育種值的（GEBV）準確性還有所提高。
研究結果表明，Cattle110K芯片包含肉牛重要經濟性狀相關位點，位點分布均勻，分型準確性高，性價比好。采用該芯片對實際樣本進行基因分型發現，在GWAS和GS的分析中都具有較高的可靠性和準確性。Cattle110K為肉牛育種提供了一個高效、經濟的基因分型工具，將有助于加快肉牛遺傳改良的進程，有力支撐肉牛基因組選擇技術的推廣應用。
牧醫所陳燕副研究員以及博士生郭應威、葛菲為該文章的共同第一作者，李俊雅研究員和陳燕副研究員為通訊作者。該研究得到國家肉牛牦牛產業技術體系和中國農業科學院科技創新工程等項目共同資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/aro2.58
日期：2024-04-22
