近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所牛遺傳育種科技創(chuàng)新團隊開發(fā)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(jīng)濟的基因型檢測應(yīng)用工具，在創(chuàng)新團隊肉牛分子育種應(yīng)用技術(shù)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(yè)和產(chǎn)業(yè)持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Animal Research and One Health》上。

 

　　低成本、大規(guī)模的基因分型技術(shù)對家畜的分子育種研究至關(guān)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(yīng)用于全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）、基因組選擇（GS）等研究中。然而，傳統(tǒng)的磁珠芯片僅能檢測已知的SNP而無法發(fā)現(xiàn)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(lǐng)域的大規(guī)?；蚍中蛠碚f，價格仍然過于昂貴。靶向捕獲測序技術(shù)（GBTS）為這一問題提供了解決方案，該技術(shù)將芯片和二代測序的優(yōu)點結(jié)合起來，具有低成本、高準(zhǔn)確度和設(shè)計靈活等特點。本研究基于GBTS技術(shù)，開發(fā)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(xiàn)以及在GWAS研究中的應(yīng)用效果，同時對這款芯片和肉牛高密度芯片的遺傳評估準(zhǔn)確性進行了對比。

 

　　在Cattle110K芯片面板設(shè)計階段，創(chuàng)新團隊在肉牛主要經(jīng)濟性狀候選基因鑒定挖掘和全基因組選擇技術(shù)應(yīng)用研究的基礎(chǔ)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(biāo)單核苷酸多態(tài)性位點，經(jīng)過參考基因組版本轉(zhuǎn)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(biāo)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(fù)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(yīng)用效果，創(chuàng)新團隊對國內(nèi)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(guān)聯(lián)分析以及體尺和屠宰性狀的全基因遺傳評估準(zhǔn)確性的研究。其中，在肉牛重要經(jīng)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(jié)果中，鑒定到6號染色體與宰前活重顯著相關(guān)的基因組區(qū)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(guān)的新的候選基因組區(qū)域。在全基因組選擇應(yīng)用方面，Cattle110K在基因組預(yù)測方面具有與BovineHD相當(dāng)?shù)男阅埽谠浊盎钪?、屠宰率等上性狀，該芯片基因組估計育種值的（GEBV）準(zhǔn)確性還有所提高。

 

　　研究結(jié)果表明，Cattle110K芯片包含肉牛重要經(jīng)濟性狀相關(guān)位點，位點分布均勻，分型準(zhǔn)確性高，性價比好。采用該芯片對實際樣本進行基因分型發(fā)現(xiàn)，在GWAS和GS的分析中都具有較高的可靠性和準(zhǔn)確性。Cattle110K為肉牛育種提供了一個高效、經(jīng)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?；蚪M選擇技術(shù)的推廣應(yīng)用。

 

　　牧醫(yī)所陳燕副研究員以及博士生郭應(yīng)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(chǎn)業(yè)技術(shù)體系和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項目共同資助。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1002/aro2.58