基于精密数据的模型避免DanBred育种计划中的染色体缺陷


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在卵子和精子细胞的形成过程中,或者在受孕后立即分离染色体的过程中,可能会发生错误,这不仅适用于猪,也适用于人。这些错误可能会影响生育率。因此,丹麦养猪研究中心(DPRC)在丹麦育种计划中开发并实施了一个复杂的基于数据的模型,以尽量减少染色体缺陷的风险。将该模型应用于丹系杜洛克猪的“雄性生育能力”性状和丹系长白猪和丹系约克郡猪的“LP5产后5日龄活仔数”性状的选择。

在所有哺乳动物中,包括人类和猪,身体由数万亿个细胞组成。在这些细胞中,有一些基因是身体功能所必需的。这些基因编码在卷曲成染色体结构的DNA中。基因在DanBred育种计划中起着至关重要的作用,它不仅在育种核心,而且在生产群中确保最佳的遗传。

“例如,一些猪携带的基因可以促进它们的日增重、生存能力或与其他猪相比的生育能力。DanBred育种计划的实质是不断地将具有最佳基因的猪交配,以改善后代的这些性状。然而,在某些情况下,当基因在世代之间传递时,染色体缺陷可能会发生。丹麦养猪研究中心(DPRC)的高级科学家Birgitte Ask说:“这不仅适用于人类,也适用于猪。”。

 

生育能力是目标

遗传性染色体缺陷的风险,如所谓的易位,可能在实质上减少。在法国的研究中,包括几个猪品种,遗传易位估计出现在大约200个正常使用的年轻纯种公猪(0.5%)中。丹系猪的患病率尚不清楚。然而,并非所有的转位都会影响猪的生育能力。因此,公猪站的公猪不应该仅仅因为检测到易位就被淘汰。

“在生殖细胞形成过程中,染色体被分离,将一半的基因传递给后代。在受孕后的早期,母猪和公猪的染色体融合在一起,它们的后代继承了一半来自母猪一半来自公猪的基因。偶尔,这种染色体融合是有缺陷的。相互易位是指非匹配染色体的一部分融合在一起的缺陷,例如,7号染色体的一部分融合在14号染色体上,反之亦然。有时,这可能会导致生育率下降,但肯定不总是如此。

因此,DanBred育种计划的重点是定位易位和其他可能的染色体缺陷是有害的生育能力,同时最大限度地提高遗传增益。

 

准确的测试是关键

准确的测试是关键,Birgitte Ask强调:

“检测是否存在染色体缺陷,如易位,至少有两种选择。最便宜的方法是以至少65欧元/只动物的比率进行核型分析。然而,这也是一个相对不准确的检测,它可能显示出染色体缺陷,而实际上并不存在,或者它可能检测不到实际的缺陷。因此,仅用核型作为人工智能公猪站公猪最终批准使用的标准是有风险的。另一种方法(FISH试验)要准确得多,但至少每只动物270欧元的价格也很昂贵。因此,仅仅是出于经济原因,在每年有数千头公猪站公猪的商业育种计划中,这并不是一个可行的解决方案,”Birgitte说。

“最重要的是,这两项测试都包含了在没有问题的转位的情况下淘汰顶级种猪的风险,从而有可能减少遗传进展。相反,我们开发了一个基于数据的模型,它可以保护我们免受任何染色体缺陷对生育能力的不利影响,”Birgitte Ask说。

 

数据驱动的进展

为了保护DanBred育种计划不受任何有害染色体缺陷的影响,开发了一个复杂的基于数据的模型,并将其集成到2015年丹麦杜洛克猪的“雄性繁殖力”性状和2016年丹麦长白猪和丹麦约克郡猪的LP5性状(产后5日龄活仔数)的选择中。Birgitte Ask揭示了基于数据的模型是如何工作的:

“为了确定公猪或母猪的易位对繁殖能力有害,我们调查了它们对雄性繁殖性状和LP5性状的估计育种值。如果育种值大大低于预期,即低于随机波动可能造成的结果,那么这显然表明染色体缺陷是原因。因此,这种种猪将被剔除出核心群,其整个后代也不会进入核心群。这样,我们就可以防止公猪站公猪的染色体缺陷,否则会对繁殖造成不利的结果。此外,我们可以防止有害的染色体缺陷遗传给后代,”Birgitte Ask说。

Birgitte Ask总结说:“这种基于数据的模式确保我们在DanBred育种计划中只继续选择最佳的后备种猪,以实现尽可能高的遗传进展。”。

 

什么是易位?

在配子形成和受孕后的早期,染色体首先在配子内分离,然后在结合时,公猪和母猪的染色体融合在一起。因此,后代继承了母亲的一半基因和父亲的一半基因。然而,在少数情况下,分离或融合是不完善的。一条染色体的一部分,如1号染色体,可能与另一条染色体的一部分,如7号染色体交换。在某些情况下,虽然不是全部,这样的易位导致一些基因不再正确表达,最终可能导致生育能力下降。





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