專利名稱：一種魚蝦育種群體的留種和配種方法
技術領域：
本發明屬于水產遺傳育種技術領域，具體地說，是涉及一種魚蝦育種群體的留種和配種方法。
背景技術：
人工選擇產生了遺傳進展，同時也會提高育種群體的近交水平。與豬、牛等家畜動物相比，魚、蝦等水產動物個體小、產卵量大，可大規模建立家系，遺傳評估的準確性高，可以實施高強度選擇，能夠獲得更高的遺傳進展。但另外一方面，也可能會出現下一代群體由少數“奠基者”的后代組成的情況，如銀大麻哈魚Oncorhynchus kisutch基礎群體中，50% 70%的留種親本在第4代中沒有后代。特別是自上世紀90年代中后期,在多個魚、蟲下選擇育種遺傳評估研究中引入最佳線性無偏預測法(Best Linear Unbiased Prediction, BLUP)后，一方面大幅度提高了育種群體的遺傳進展，但也使群體面臨著近交率增加以及目標性狀近交衰退的風險。如果不附加任何限制規則，僅依據BLUP方法遺傳評估的結果進行留種和配種，多代選擇后群體近交率將會快速上升。當近交積累到一定程度時，育種目標性狀和相關的適應性性狀(繁殖力、存活等)常會產生近交衰退現象。當前國內大部分魚、蝦BLUP育種體系，選育時間短，在留種和配種兩個影響遺傳進展和近交水平的關鍵技術環節上缺乏理論指導，主觀性較強，遺傳進展還存在著較大的提升空間。上世紀90年代中后期，數量遺傳學家在畜牧選擇育種中建立了最佳遺傳貢獻理論(Optimum Contribution, OC),在限定的近交水平下,通過最優化候選親本對下一代的遺傳貢獻，進一步提高育種目標性狀的遺傳進展。然而，水產動物育種體系與畜牧育種體系存在著較大差別，OC理論無法直接用。如果直接利用畜牧育種的OC選擇方法，下一世代需要建立上千個家系，并且要求每個家系內的個體數量不一致，少則幾個，多則幾百個。當前大部分水產動物育種基地尚無如此龐大的養殖設施實施OC選擇，而且家系內個體數量不一致也無法實現標準化的養殖管理。因此，目前亟需建立一個適合魚蝦繁殖特性和育種體系的留種和配種方法，以限制育種群體的近交水平，進一步提高目標性狀的長期遺傳進展。

發明內容
本發明針對現有技術存在的上述問題，提供了一種魚蝦育種群體的留種和配種方法，利用選擇指數和限定的共親系數(coefficient of coancestry)對育種群體的留種、配種過程進行控制，有效提高了目標性狀的遺傳進展。為實現上述發明目的，本發明采用下述技術方案予以實現一種魚蝦育種群體的留種和配種方法，包括下述步驟a、獲取選擇指數獲取本世代所有測試個體的選擇指數和家系的選擇指數；b、篩選留種家系根據家系選擇指數從高到低依次選擇一定數量的家系作為留種家系，所有留種家系間共親系數的平均數不大于以1%的近交率計算得到的本世代的共親系數值，且所留家系的家系選擇指數的平均值最高；C、篩選留種個體在留種家系內，根據個體選擇指數從高到低依次選擇一定數量的雄性個體和雌性個體作為留種個體；d、選擇配對家系從留種家系中根據家系選擇指數從高到低依次選擇I個留種家系作為父本/母本家系，根據家系選擇指數從高到低選擇一定數量的留種家系作為配對母本/父本家系，父本/母本家系和與其配對的每個配對母本/父本家系間的共親系數均不大于以1%的近交率計算得到的本世代的共親系數值，且所有配對母本/父本家系的家系選擇指數的平均值最高；e、建立家系交配組在父本/母本家系內根據個體選擇指數從高到低依次選擇I個未參與交配的雄性/雌性個體作為父本/母本個體，從每個配對母本/父本家系中根據 個體選擇指數從高到低依次選擇未參與交配的I個雌性/雄性個體作為母本/父本個體，將父本/母本個體與相應的母本/父本個體交配，建立父系/母系家系交配組,所有交配組構成下一世代育種群體。如上所述的方法，所述步驟a具體包括下述步驟al、獲取本世代所有測試個體育種目標性狀的測定值；a2、利用BLUP方法計算所有測試個體育種目標性狀的育種值；a3、根據育種值計算所有測試個體的選擇指數；a4、根據家系中所有測試個體的選擇指數計算家系選擇指數。如上所述的方法，為獲得更大的遺傳進展，在所述步驟a3中，優選采用下述方法
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計算個體的選擇指數首先，對性狀育種值進行標準化，標準化公式為I然后，
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用每個性狀在育種目標中的重要性、即百分比數值代替該性狀的經濟加權系數，按照下式計算個體的選擇指數
Yi/, = 100 + PjV';; = 100 + rp Vi p^ =[Pl p2 ... pn], Vi' =[vn vi2 ... vin]。其中，i表示個體編號，j表示性狀編號，n表示性狀的個數，Vij表示第i個個體第j個性狀的標準化育種值，表示第i個個體第j個性狀的育種值，&表示所有個體第j個性狀的平均育種值，O j表示所有個體第j個性狀的育種值標準差，Ii表示第i個個體的選擇指數，P」表示第j個性狀在育種目標中所占的百分比數值，P表示n個性狀百分比數值構成的向量，Vi表示第i個個體育種目標性狀的標準化育種值向量，r為控制選擇指數間變異程度大小的變量。如上所述的方法，所述r的取值優選為10。如上所述的方法，為簡化處理過程，在所述步驟a4中，對家系中所有測試個體的選擇指數求平均值，作為家系選擇指數。如上所述的方法，為提高育種的可靠性、保證有足夠的個體參與交配，在所述留種家系內，根據個體選擇指數從高到低的順序，為每個參與交配的父本個體及母本個體各設置I個或多個備份個體。與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是I、本發明將選擇指數高的家系作為留種家系、將留種家系中選擇指數高的個體作為留種個體，且高選擇指數家系間優先配對、配對家系內高選擇指數個體優先交配，提高了育種目標性狀的遺傳進展。2、以與近交率相關的共親系數為限定參數，限定留種家系群體的平均共親系數和配對家系間的共親系數，控制育種群體的近交水平，避免出現近交衰退，優化育種項目的長期遺傳進展。3、在計算個體選擇指數時，采用各個性狀在育種目標中的重要性、即百分比數值代替各個性狀的經濟加權系數,避免了復雜的經濟加權系數的制定和計算，同時也能夠對那些不能計算經濟加權系數的性狀進行選育。而且，通過對每個性狀育種值進行標準化，消除了各個性狀表型值度量單位以及標準差的不同對選擇指數的影響，提高了選擇的準確
度。 結合附圖閱讀本發明的具體實施方式
后，本發明的其他特點和優點將變得更加清
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圖I是本發明魚蝦育種群體的留種和配種方法一個實施例的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明的技術方案作進一步詳細的說明。請參考圖1，該圖I所示為本發明魚蝦育種群體的留種和配種方法一個實施例的流程圖。該實施例以羅氏沼蝦為例，詳細敘述其育種方法，尤其描述其留種和配種的過程。如圖I所示，該實施例對羅氏沼蝦進行育種的過程如下步驟11 :獲取本世代所有測試個體育種目標性狀的測定值。羅氏沼蝦為世界上個體最大的淡水蝦，據不完全統計，到2009年，中國羅氏沼蝦的育苗量在250億尾左右,養殖面積約50萬畝,產量約15萬噸,我國已成為全球羅氏沼蟲下的養殖產量最高的國家。由于羅氏沼蝦的苗種生產用種蝦大部份來自于當地(甚至自有池塘)的養殖群體，近親緣、窄地域的代復一代地繁殖，加上池塘中捕大留小的習慣，出現親蝦的逆向選擇，經過三十多年養殖，逐步造成養成規格偏小、性成熟提早、易發生病害等明顯的種質退化現象。上述問題已日趨嚴重，使廣大育苗場與養殖戶經濟效益受損，甚至影響了羅氏沼蝦這一產業的健康發展。針對羅氏沼蝦的養殖現狀，確定其育種目標為培育生長快、存活率高的羅氏沼蝦新品種(系)。因此，羅氏沼蝦遺傳改良的育種目標性狀確定為體重和存活2個性狀，并自2006年開始構建基礎群體，通過多代選擇建立羅氏沼蝦育種群體。2011年3-4月份，利用羅氏沼蝦群體G4代性腺發育成熟的親蝦，通過人工授精技術，建立了 114個全同胞家系(G5代)。幼體餌料由微藻類、人工飼料、輪蟲和鹵蟲組成。每2小時投喂一次，投喂量和投喂比例根據不同發育階段進行調整。每天換水，換水量逐漸增力口，仔蝦階段換水量達到100%。羅氏沼蝦體長達到3cm時，對每個家系隨機抽取120尾進行可視嵌入性橡膠標志(VIE)標記，以區分不同的家系，為后期的生長和存活混養測試做好準備。VIE標記后，每個家系抽取100尾標記個體，分成兩組，每組50尾，分別放入2個334m2 土池中，即5700尾幼蝦飼養在一個土池中。當個體發育至成蝦時(30周齡時)，將每尾蝦移入一個單獨的小網箱(0. 25mX0. 25mX0. 25m)中，每個小網箱標有字母和數字混合序號，用于標識個體。對于標記的每尾個體，測量其體重。根據每個家系存活的個體數目，計算存活率。步驟12 :利用BLUP方法計算所有測試個體育種目標性狀的育種值。利用獲得的個體體重和存活數據，依據個體的系譜信息，建立混合模型方程，通過REML (約束最大似然法)估計各個性狀的遺傳參數(方差組分、遺傳力、共同環境效應、性狀間的遺傳相關系數)，利用BLUP法(最佳線性無偏預測)計算每個個體性狀的育種值。上述估計及計算的過程為本領域的公知常識，此處不作具體闡述。步驟13 :根據育種值計算所有測試個體的選擇指數。在該實施例中，為獲得更大的遺傳進展，采用下述方法計算個體的選擇指數 首先，對性狀育種值進行標準化，標準化公式為％然后，用每個性狀在
育種目標中的重要性、即百分比數值代替該性狀的經濟加權系數，按照下式計算個體的選擇指數
nIi = 100 + r2PjVy = 100 + rp'v, , p/ =[Pl P2 …Pn]，Vi' = [Vil vi2 …vin]，
片其中，i表示個體編號，j表示性狀編號，n表示性狀的個數，Vij表示第i個個體第j個性狀的標準化育種值，表示第i個個體第j個性狀的育種值，勺表示所有個體第j個性狀的平均育種值，O j表示所有個體第j個性狀的育種值標準差，Ii表示第i個個體的選擇指數，P」表示第j個性狀在育種目標中所占的百分比數值，P表示n個性狀百分比數值構成的向量，Vi表示第i個個體育種目標性狀的標準化育種值向量，r為控制選擇指數間變異程度大小的變量。r越大，轉化后指數的方差和標準差越大，家系指數間的差異程度越大，在魚蝦育種中，該r可選擇為10左右，優選為10。步驟14 :根據家系中每個測試個體的選擇指數計算家系選擇指數。在按照上述方法計算出家系中每個個體的選擇指數之后，對家系中所有個體的選擇指數求平均值，將該平均值作為家系選擇指數。G5代部分家系體重育種值、存活性狀的育種值、選擇指數及排名見表I所示。在該表格中，家系體重育種值是家系中所有個體體重育種值平均數，家系存活性狀的育種值為該家系中所有個體存活性狀的育種值平均數。表I羅氏沼蝦G5代部分家系體重和存活的育種值、選擇指數及排名
權利要求
1.一種魚蝦育種群體的留種和配種方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟 a、獲取選擇指數獲取本世代所有測試個體的選擇指數和家系的選擇指數； b、篩選留種家系根據家系選擇指數從高到低依次選擇一定數量的家系作為留種家系，所有留種家系間共親系數的平均數不大于以1%的近交率計算得到的本世代的共親系數值，且所有留種家系的家系選擇指數的平均值最高； C、篩選留種個體在留種家系內，根據個體選擇指數從高到低依次選擇一定數量的雄性個體和雌性個體作為留種個體； d、選擇配對家系從留種家系中根據家系選擇指數從高到低依次選擇I個留種家系作為父本/母本家系，根據家系選擇指數從高到低選擇一定數量的留種家系作為配對母本/父本家系，父本/母本家系和與其配對的每個配對母本/父本家系間的共親系數均不大于以1%的近交率計算得到的本世代的共親系數值，且所有配對母本/父本家系的家系選擇指數的平均值最高；· e、建立家系交配組在父本/母本家系內根據個體選擇指數從高到低依次選擇I個未參與交配的雄性/雌性個體作為父本/母本個體，從每個配對母本/父本家系中根據個體選擇指數從高到低依次選擇未參與交配的I個雌性/雄性個體作為母本/父本個體，將父本/母本個體與相應的母本/父本個體交配，建立I個父系/母系家系交配組,所有交配組構成下一世代育種群體。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟a具體包括下述步驟 al、獲取本世代所有測試個體育種目標性狀的測定值； a2、利用BLUP方法計算所有測試個體育種目標性狀的育種值； a3、根據育種值計算所有測試個體的選擇指數； a4、根據家系中所有測試個體的選擇指數計算家系選擇指數。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步驟a3中，首先，對性狀育種值進行標準化，標準化公式為v;然后，用每個性狀在育種目標中的重要性、即百分比數值代替該性狀的經濟 α加權系數，按照下式計算個體的選擇指數 Ii = 100+-V|,· =100 + rp Vi ,,『-i , < r], 其中，t表示個體編號表示性狀編號，η表示性狀的個數，、表示第;個個體第J個性狀的標準化育種值，%表示第，個個體第J個性狀的育種值，^表示所有個體第J個性狀的平均育種值，表示所有個體第個性狀的育種值標準差，h表示第，個個體的選擇指數，JV表示第J'個性狀在育種目標中所占的百分比數值，P表示《個性狀百分比數值構成的向量，V1表示第/個個體育種目標性狀的標準化育種值向量，r為控制選擇指數間變異程度大小的變量。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述r的取值為10。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步驟a4中，對家系中所有個體的選擇指數求平均值，作為家系選擇指數。
6.根據權利要求I至5中任一項所述的方法，其特征在于，在所述留種家系內，根據個體選擇指數從高到低的順序，為每個參與交配的父本個體及母本個體各設置I個或多個備份個體。
全文摘要
本發明公開了一種魚蝦育種群體的留種和配種方法，包括下述步驟獲取選擇指數；在限定的共親系數下、根據家系選擇指數從高到低依次選擇一定數量的家系作為留種家系；在留種家系內根據個體選擇指數從高到低依次選擇一定數量的雄性個體和雌性個體作為留種個體；在限定的共親系數下，根據家系選擇指數從高到低依次從留種家系中選擇父本/母本家系及其配對母本/父本家系；根據個體選擇指數從高到低將父本個體與相應的母本個體交配，建立父系/母系家系交配組，所有交配組構成下一世代育種群體。本發明依據選擇指數和共親系數對育種群體的留種和配種過程進行控制，有效提高了目標性狀的遺傳進展。
文檔編號A01K61/00GK102845342SQ201210342659
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月14日 優先權日2012年9月14日
發明者欒生, 孔杰, 羅坤, 孟憲紅, 王偉繼, 張天時 申請人:中國水產科學研究院黃海水產研究所