海洋水产动物育种数据管理与分析平台的开发及应用

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“国以农为本,农以种为先”,种子是农业科技的“芯片”,水产种业是渔业的基础性核心产业,决定着水产品安全有效供给、是促进现代水产业健康可持续发展的根本。在养殖业远远大于捕捞业的背景下,水产育种在保障水产品产量和质量方面发挥着越来越重要的作用。水产动物的遗传育种是一个复杂且连续的系统工程——从基础群体的构建、养殖、数据测量,到遗传参数的评估,再到亲本的选择,并制定选种配种方案等。目前水产动物育种过程中,大多数表型与基因组数据未进行系统化管理,导致实际育种中育种数据管理系统和选种选配的计算脱节,不能快速高效的查询调取育种数据信息,制约了育种效率的进一步提高。因此,结合计算机语言,开发一套水产动物的育种管理与分析系统是一种行之有效的方法。本平台在Linux环境下使用Mysql数据库(版本号:5.1.30)和java、R语言,利用maven、myeclipse 2017工具开发的一套基于B/S框架的育种数据管理与分析平台。项目部署在服务器上,是以网站形式呈现。网页输入系统平台地址:http://218.94.39.50:9502/LDDX进行访问。平台调用的是基于R语言的ASReml package,ASreml版本是:4.1.0.151,导入ASreml包后使用ASReml软件的计算功能。该平台包含6大功能模块:系统管理、种质信息、表型数据库、表型数据分析、基因组数据和基因组数据分析等。能实现水产动物表型数据、系谱数据和基因组数据的管理、育种值分析、遗传力估算、近交和亲缘系数计算、遗传进展计算和选种配种方案制定。平台实现了水产动物(棘皮类、贝类、鱼类、虾蟹类)育种数据管理、分析与应用,以刺参数据为例:对刺参的表型数据和基因组数据进行了遗传力分析、育种值计算,并进行了选种配种。表型数据分析过程中,将群体来源作为固定效应,家系内单个个体作为随机效应,棘刺总数和体重作为因变量。表型数据分析结果显示:棘刺总数遗传力0.853±0.142,体重遗传力0.846±0.178;并计算其综合育种值,选取BLUP综合育种值排名前20的个体,通过平台计算亲缘系数,选取亲缘系数小于0.3的个体进行选种,得到选配方案。基因组数据分析过程中,将群体来源作为固定效应,SNP基因效应作为随机效应,棘刺总数和体重作为因变量。分别运用GBLUP、ss GBLUP、Bayes三种数学模型算法进行基因组数据分析,基因组数据分析结果:棘刺总数遗传力0.518±0.448、体重遗传力0.736±0.421。计算各子代个体的综合育种值,选取综合育种值排名前20的个体,通过平台计算亲缘系数,选取亲缘系数小于0.3的个体进行选种,得到选配方案。运行结果显示,平台能够正确估算各种遗传参数和育种值,根据育种值给出最佳选种配种方案。通过本研究建立的育种数据管理系统及遗传评估为一体的水产动物育种综合管理平台,提高水产动物育种效率,加快了育种进程,实现了水产动物育种流程的规范化、管理的智能化。该平台的推广和应用将提升水产动物育种技术水平,对我国水产动物育种工作的发展具有较大的促进作用。
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