安徽省是肉羊养殖大省,是全国肉羊主产区和中原肉羊带优势区域,多年来肉羊养殖量及羊肉产量排名全国第7 、8位、稳居华东第二位、长三角第一位。近年来,安徽省的肉羊年均存栏量约600万只,出栏1500万只左右,其中山羊存栏量占比超90%。主要饲养的山羊品种包括地方品种与资源:黄淮山羊(安徽白山羊)、千秋山羊、长江三角洲白山羊、马头山羊,培育品种:皖临白山羊,引入品种:波尔山羊等。为进一步挖掘和利用安徽省山羊种质资源,提高肉羊产业竞争力,亟需加强肉羊育种工作。然而,传统的育种方法因耗时长、准确性低和成本高等问题无法满足现今种业快速发展的需求。当前,全基因组选择技术(Genomic Selection,GS)实现了早选和准选,大幅度提升了育种效率。
近日,安徽农业大学凌英会教授牵头的羊种质资源创新与利用团队,联合北京康普森农业科技有限公司,在对安徽省及周边山羊群体进行大量的性能测定、遗传评估等基础上,开发了一款利用基因组选择技术开展山羊育种工作的关键工具“皖羊1号育种芯片”,为安徽羊产业高质量发展提供技术支撑。
图1 皖临白山羊
通过生物信息学方法挑选出与肉用性能和泌乳性能密切相关的功能位点,利用基于康普森自研的CAGT®靶向捕获测序技术开发的“皖羊1号育种芯片”,可以极大缩短基因分型和全基因组育种周期,具有检测成本低,选择准确高等特点。利用皖羊1号育种芯片,可实现快速、精准、高效选育,为山羊品种选育工作提供强有力的技术支撑和指导依据。
表1 皖羊1号育种芯片位点组成及分布数量
图2 “皖羊1号”育种芯片
1. 山羊肉、奶性状关联位点丰富
以皖临白山羊、安徽白山羊、千秋山羊、马头山羊、波尔山羊等生长发育性能、泌乳性能作为重点选育方向,依据群体高深度重测序数据进行全基因组关联分析(GWAS),筛选到与皖临白山羊和安徽白山羊生长、产肉、肉品质、产奶量相关的功能位点560个,这些位点集可以直接用于分子标记辅助选择育种,更精准地筛选到产肉量高、产奶量高的山羊新品种,显著加快育种进程,提高育种效率。
2. 科研和产业应用广泛
本芯片可以广泛应用于肉用型山羊选育、山羊全基因组选择育种、全基因组关联分析、精确鉴定血统渗入及亲缘关系、系谱纠偏、亲子鉴定等应用场景,为山羊的育种核心群组建、品种提纯、近交评估、选配方案优化等遗传改良工作提供强有力的工具。
3. 高效芯片检测技术
基于国产化设计、检测和分析流程,大大降低分型成本,采用自动化检测流程,提升检测通量和稳定性。基于探针杂交靶向捕获测序技术,可以根据需求增加标记位点,升级芯片及扩展应用场景灵活。
(1)芯片所选SNP位点均匀覆盖29条常染色体,满足后续育种需求。
图3 “皖羊1号育种芯片"位点在染色体上的分布
(2)对所有SNP位点进行基因结构上的分布统计。
图4 功能位点分布图
(3)MAF最小等位基因频率>0.1的位点占比99.10 %。
图5 MAF分布统计
(4)经过样本测试,48个样本的5x以上平均检出率高达99.31%,芯片的位点代表性强、多样性丰富、测序深度高、分型准确。
图6 测试样本位点检出统计
(5)测试的3组重复样本的分型一致性高达99.65%。
图7 重复样本分型一致性
以上结果表明,“皖羊1号育种芯片”位点选择合适、芯片设计合理,分型结果表现优异,能够满足大量样本的检测需求。
安徽农业大学羊种质资源创新与利用团队
安徽农业大学凌英会教授牵头的“羊种质资源创新与利用团队”长期从事安徽省地方羊种质资源保护与利用工作。近5年来,团队主持了国家重点研发、国家自然科学基金、安徽省重大基础研究等国家级、省部级科研项目共18项;拥有授权发明专利15项;发表70余篇学术论文,其中SCI论文40余篇;出版教材2部;获得安徽省科技进步一等奖、全国农牧渔业丰收二等奖、安徽省青年科技奖等。团队主要致力于肉羊生物育种与创新利用工作,培育出全国第四个肉用山羊新品种“皖临白山羊”,并入选2024年全国农业主导品种。团队为肉羊养殖企业提供技术服务,涵盖保种、育种、繁殖和养殖等多个方面,为肉羊养殖行业和乡村振兴做出贡献。
北京康普森农业科技有限公司
北京康普森农业科技有限公司为北京康普森生物技术有限公司的全资子公司,是一家专注于分子育种服务的国家高新技术企业,致力于利用基因科技和大数据赋能中国种业,为客户提供引种、育种、保种等多角度、全方位的种质资源优化解决方案。公司主要服务内容为个性化育种方案和选配策略制定,全基因组选择育种、品种鉴定、亲缘关系鉴定、功能基因检测、群体结构评估、地方遗传资源品种保护、地理标识产品开发等。
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