近日，中國(guó)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(tuán)隊(duì)開(kāi)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(jì)的基因型檢測(cè)應(yīng)用工具，在創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)肉牛分子育種應(yīng)用技術(shù)的支持下，將有力推進(jìn)我國(guó)肉牛遺傳改良進(jìn)程，助力我國(guó)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(duì)家畜的分子育種研究至關(guān)重要。近年來(lái)，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(cè)已知的SNP而無(wú)法發(fā)現(xiàn)新的變異位點(diǎn)。二代測(cè)序可以檢測(cè)到整個(gè)基因組中的所有變異，但對(duì)于分子育種領(lǐng)域的大規(guī)模基因分型來(lái)說(shuō)，價(jià)格仍然過(guò)于昂貴。靶向捕獲測(cè)序技術(shù)（GBTS）為這一問(wèn)題提供了解決方案，該技術(shù)將芯片和二代測(cè)序的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，具有低成本、高準(zhǔn)確度和設(shè)計(jì)靈活等特點(diǎn)。本研究基于GBTS技術(shù)，開(kāi)發(fā)了一款針對(duì)肉牛的液相捕獲芯片Cattle110K，評(píng)估了在實(shí)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(shí)對(duì)這款芯片和肉牛高密度芯片的遺傳評(píng)估準(zhǔn)確性進(jìn)行了對(duì)比。

 

　　在Cattle110K芯片面板設(shè)計(jì)階段，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在肉牛主要經(jīng)濟(jì)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(diǎn)，經(jīng)過(guò)參考基因組版本轉(zhuǎn)換、位點(diǎn)評(píng)估和樣本測(cè)試，最終保留112180個(gè)基因檢測(cè)位點(diǎn)，相鄰SNP標(biāo)記平均間距為22.15Kb，測(cè)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(yàn)證Cattle110K實(shí)際應(yīng)用效果，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)對(duì)國(guó)內(nèi)外主要肉牛品種進(jìn)行了測(cè)試，并在華西牛群體中開(kāi)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(píng)估準(zhǔn)確性的研究。其中，在肉牛重要經(jīng)濟(jì)性狀（宰前活重、胴體長(zhǎng)、十字部高和大理石花紋評(píng)分）的GWAS分析結(jié)果中，鑒定到6號(hào)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(hào)染色體和8號(hào)染色體上分別找到與十字部高和大理石花紋評(píng)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(cè)方面具有與BovineHD相當(dāng)?shù)男阅?，在宰前活重、屠宰率等上性狀，該芯片基因組估計(jì)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(jì)性狀相關(guān)位點(diǎn)，位點(diǎn)分布均勻，分型準(zhǔn)確性高，性價(jià)比好。采用該芯片對(duì)實(shí)際樣本進(jìn)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(gè)高效、經(jīng)濟(jì)的基因分型工具，將有助于加快肉牛遺傳改良的進(jìn)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(guó)家肉牛牦牛產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目共同資助。

 

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