专利名称：一种鱼虾育种群体的留种和配种方法
技术领域：
本发明属于水产遗传育种技术领域，具体地说，是涉及一种鱼虾育种群体的留种和配种方法。
背景技术：
人工选择产生了遗传进展，同时也会提高育种群体的近交水平。与猪、牛等家畜动物相比，鱼、虾等水产动物个体小、产卵量大，可大规模建立家系，遗传评估的准确性高，可以实施高强度选择，能够获得更高的遗传进展。但另外一方面，也可能会出现下一代群体由少数“奠基者”的后代组成的情况，如银大麻哈鱼Oncorhynchus kisutch基础群体中，50% 70%的留种亲本在第4代中没有后代。特别是自上世纪90年代中后期,在多个鱼、虫下选择育种遗传评估研究中引入最佳线性无偏预测法(Best Linear Unbiased Prediction, BLUP)后，一方面大幅度提高了育种群体的遗传进展，但也使群体面临着近交率增加以及目标性状近交衰退的风险。如果不附加任何限制规则，仅依据BLUP方法遗传评估的结果进行留种和配种，多代选择后群体近交率将会快速上升。当近交积累到一定程度时，育种目标性状和相关的适应性性状(繁殖力、存活等)常会产生近交衰退现象。当前国内大部分鱼、虾BLUP育种体系，选育时间短，在留种和配种两个影响遗传进展和近交水平的关键技术环节上缺乏理论指导，主观性较强，遗传进展还存在着较大的提升空间。上世纪90年代中后期，数量遗传学家在畜牧选择育种中建立了最佳遗传贡献理论(Optimum Contribution, OC),在限定的近交水平下,通过最优化候选亲本对下一代的遗传贡献，进一步提高育种目标性状的遗传进展。然而，水产动物育种体系与畜牧育种体系存在着较大差别，OC理论无法直接用。如果直接利用畜牧育种的OC选择方法，下一世代需要建立上千个家系，并且要求每个家系内的个体数量不一致，少则几个，多则几百个。当前大部分水产动物育种基地尚无如此庞大的养殖设施实施OC选择，而且家系内个体数量不一致也无法实现标准化的养殖管理。因此，目前亟需建立一个适合鱼虾繁殖特性和育种体系的留种和配种方法，以限制育种群体的近交水平，进一步提高目标性状的长期遗传进展。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述问题，提供了一种鱼虾育种群体的留种和配种方法，利用选择指数和限定的共亲系数(coefficient of coancestry)对育种群体的留种、配种过程进行控制，有效提高了目标性状的遗传进展。为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现一种鱼虾育种群体的留种和配种方法，包括下述步骤a、获取选择指数获取本世代所有测试个体的选择指数和家系的选择指数；b、筛选留种家系根据家系选择指数从高到低依次选择一定数量的家系作为留种家系，所有留种家系间共亲系数的平均数不大于以1%的近交率计算得到的本世代的共亲系数值，且所留家系的家系选择指数的平均值最高；C、筛选留种个体在留种家系内，根据个体选择指数从高到低依次选择一定数量的雄性个体和雌性个体作为留种个体；d、选择配对家系从留种家系中根据家系选择指数从高到低依次选择I个留种家系作为父本/母本家系，根据家系选择指数从高到低选择一定数量的留种家系作为配对母本/父本家系，父本/母本家系和与其配对的每个配对母本/父本家系间的共亲系数均不大于以1%的近交率计算得到的本世代的共亲系数值，且所有配对母本/父本家系的家系选择指数的平均值最高；e、建立家系交配组在父本/母本家系内根据个体选择指数从高到低依次选择I个未参与交配的雄性/雌性个体作为父本/母本个体，从每个配对母本/父本家系中根据 个体选择指数从高到低依次选择未参与交配的I个雌性/雄性个体作为母本/父本个体，将父本/母本个体与相应的母本/父本个体交配，建立父系/母系家系交配组,所有交配组构成下一世代育种群体。如上所述的方法，所述步骤a具体包括下述步骤al、获取本世代所有测试个体育种目标性状的测定值；a2、利用BLUP方法计算所有测试个体育种目标性状的育种值；a3、根据育种值计算所有测试个体的选择指数；a4、根据家系中所有测试个体的选择指数计算家系选择指数。如上所述的方法，为获得更大的遗传进展，在所述步骤a3中，优选采用下述方法
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计算个体的选择指数首先，对性状育种值进行标准化，标准化公式为I然后，
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用每个性状在育种目标中的重要性、即百分比数值代替该性状的经济加权系数，按照下式计算个体的选择指数
Yi/, = 100 + PjV';; = 100 + rp Vi p^ =[Pl p2 ... pn], Vi' =[vn vi2 ... vin]。其中，i表示个体编号，j表示性状编号，n表示性状的个数，Vij表示第i个个体第j个性状的标准化育种值，表示第i个个体第j个性状的育种值，&表示所有个体第j个性状的平均育种值，O j表示所有个体第j个性状的育种值标准差，Ii表示第i个个体的选择指数，P」表示第j个性状在育种目标中所占的百分比数值，P表示n个性状百分比数值构成的向量，Vi表示第i个个体育种目标性状的标准化育种值向量，r为控制选择指数间变异程度大小的变量。如上所述的方法，所述r的取值优选为10。如上所述的方法，为简化处理过程，在所述步骤a4中，对家系中所有测试个体的选择指数求平均值，作为家系选择指数。如上所述的方法，为提高育种的可靠性、保证有足够的个体参与交配，在所述留种家系内，根据个体选择指数从高到低的顺序，为每个参与交配的父本个体及母本个体各设置I个或多个备份个体。与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是I、本发明将选择指数高的家系作为留种家系、将留种家系中选择指数高的个体作为留种个体，且高选择指数家系间优先配对、配对家系内高选择指数个体优先交配，提高了育种目标性状的遗传进展。2、以与近交率相关的共亲系数为限定参数，限定留种家系群体的平均共亲系数和配对家系间的共亲系数，控制育种群体的近交水平，避免出现近交衰退，优化育种项目的长期遗传进展。3、在计算个体选择指数时，采用各个性状在育种目标中的重要性、即百分比数值代替各个性状的经济加权系数,避免了复杂的经济加权系数的制定和计算，同时也能够对那些不能计算经济加权系数的性状进行选育。而且，通过对每个性状育种值进行标准化，消除了各个性状表型值度量单位以及标准差的不同对选择指数的影响，提高了选择的准确
度。 结合附图阅读本发明的具体实施方式
后，本发明的其他特点和优点将变得更加清
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图I是本发明鱼虾育种群体的留种和配种方法一个实施例的流程图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明的技术方案作进一步详细的说明。请参考图1，该图I所示为本发明鱼虾育种群体的留种和配种方法一个实施例的流程图。该实施例以罗氏沼虾为例，详细叙述其育种方法，尤其描述其留种和配种的过程。如图I所示，该实施例对罗氏沼虾进行育种的过程如下步骤11 :获取本世代所有测试个体育种目标性状的测定值。罗氏沼虾为世界上个体最大的淡水虾，据不完全统计，到2009年，中国罗氏沼虾的育苗量在250亿尾左右,养殖面积约50万亩,产量约15万吨,我国已成为全球罗氏沼虫下的养殖产量最高的国家。由于罗氏沼虾的苗种生产用种虾大部份来自于当地(甚至自有池塘)的养殖群体，近亲缘、窄地域的代复一代地繁殖，加上池塘中捕大留小的习惯，出现亲虾的逆向选择，经过三十多年养殖，逐步造成养成规格偏小、性成熟提早、易发生病害等明显的种质退化现象。上述问题已日趋严重，使广大育苗场与养殖户经济效益受损，甚至影响了罗氏沼虾这一产业的健康发展。针对罗氏沼虾的养殖现状，确定其育种目标为培育生长快、存活率高的罗氏沼虾新品种(系)。因此，罗氏沼虾遗传改良的育种目标性状确定为体重和存活2个性状，并自2006年开始构建基础群体，通过多代选择建立罗氏沼虾育种群体。2011年3-4月份，利用罗氏沼虾群体G4代性腺发育成熟的亲虾，通过人工授精技术，建立了 114个全同胞家系(G5代)。幼体饵料由微藻类、人工饲料、轮虫和卤虫组成。每2小时投喂一次，投喂量和投喂比例根据不同发育阶段进行调整。每天换水，换水量逐渐增力口，仔虾阶段换水量达到100%。罗氏沼虾体长达到3cm时，对每个家系随机抽取120尾进行可视嵌入性橡胶标志(VIE)标记，以区分不同的家系，为后期的生长和存活混养测试做好准备。VIE标记后，每个家系抽取100尾标记个体，分成两组，每组50尾，分别放入2个334m2 土池中，即5700尾幼虾饲养在一个土池中。当个体发育至成虾时(30周龄时)，将每尾虾移入一个单独的小网箱(0. 25mX0. 25mX0. 25m)中，每个小网箱标有字母和数字混合序号，用于标识个体。对于标记的每尾个体，测量其体重。根据每个家系存活的个体数目，计算存活率。步骤12 :利用BLUP方法计算所有测试个体育种目标性状的育种值。利用获得的个体体重和存活数据，依据个体的系谱信息，建立混合模型方程，通过REML (约束最大似然法)估计各个性状的遗传参数(方差组分、遗传力、共同环境效应、性状间的遗传相关系数)，利用BLUP法(最佳线性无偏预测)计算每个个体性状的育种值。上述估计及计算的过程为本领域的公知常识，此处不作具体阐述。步骤13 :根据育种值计算所有测试个体的选择指数。在该实施例中，为获得更大的遗传进展，采用下述方法计算个体的选择指数 首先，对性状育种值进行标准化，标准化公式为％然后，用每个性状在
育种目标中的重要性、即百分比数值代替该性状的经济加权系数，按照下式计算个体的选择指数
nIi = 100 + r2PjVy = 100 + rp'v, , p/ =[Pl P2 …Pn]，Vi' = [Vil vi2 …vin]，
片其中，i表示个体编号，j表示性状编号，n表示性状的个数，Vij表示第i个个体第j个性状的标准化育种值，表示第i个个体第j个性状的育种值，勺表示所有个体第j个性状的平均育种值，O j表示所有个体第j个性状的育种值标准差，Ii表示第i个个体的选择指数，P」表示第j个性状在育种目标中所占的百分比数值，P表示n个性状百分比数值构成的向量，Vi表示第i个个体育种目标性状的标准化育种值向量，r为控制选择指数间变异程度大小的变量。r越大，转化后指数的方差和标准差越大，家系指数间的差异程度越大，在鱼虾育种中，该r可选择为10左右，优选为10。步骤14 :根据家系中每个测试个体的选择指数计算家系选择指数。在按照上述方法计算出家系中每个个体的选择指数之后，对家系中所有个体的选择指数求平均值，将该平均值作为家系选择指数。G5代部分家系体重育种值、存活性状的育种值、选择指数及排名见表I所示。在该表格中，家系体重育种值是家系中所有个体体重育种值平均数，家系存活性状的育种值为该家系中所有个体存活性状的育种值平均数。表I罗氏沼虾G5代部分家系体重和存活的育种值、选择指数及排名
权利要求
1.一种鱼虾育种群体的留种和配种方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤 a、获取选择指数获取本世代所有测试个体的选择指数和家系的选择指数； b、筛选留种家系根据家系选择指数从高到低依次选择一定数量的家系作为留种家系，所有留种家系间共亲系数的平均数不大于以1%的近交率计算得到的本世代的共亲系数值，且所有留种家系的家系选择指数的平均值最高； C、筛选留种个体在留种家系内，根据个体选择指数从高到低依次选择一定数量的雄性个体和雌性个体作为留种个体； d、选择配对家系从留种家系中根据家系选择指数从高到低依次选择I个留种家系作为父本/母本家系，根据家系选择指数从高到低选择一定数量的留种家系作为配对母本/父本家系，父本/母本家系和与其配对的每个配对母本/父本家系间的共亲系数均不大于以1%的近交率计算得到的本世代的共亲系数值，且所有配对母本/父本家系的家系选择指数的平均值最高；· e、建立家系交配组在父本/母本家系内根据个体选择指数从高到低依次选择I个未参与交配的雄性/雌性个体作为父本/母本个体，从每个配对母本/父本家系中根据个体选择指数从高到低依次选择未参与交配的I个雌性/雄性个体作为母本/父本个体，将父本/母本个体与相应的母本/父本个体交配，建立I个父系/母系家系交配组,所有交配组构成下一世代育种群体。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤a具体包括下述步骤 al、获取本世代所有测试个体育种目标性状的测定值； a2、利用BLUP方法计算所有测试个体育种目标性状的育种值； a3、根据育种值计算所有测试个体的选择指数； a4、根据家系中所有测试个体的选择指数计算家系选择指数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤a3中，首先，对性状育种值进行标准化，标准化公式为v;然后，用每个性状在育种目标中的重要性、即百分比数值代替该性状的经济 α加权系数，按照下式计算个体的选择指数 Ii = 100+-V|,· =100 + rp Vi ,,『-i , < r], 其中，t表示个体编号表示性状编号，η表示性状的个数，、表示第;个个体第J个性状的标准化育种值，%表示第，个个体第J个性状的育种值，^表示所有个体第J个性状的平均育种值，表示所有个体第个性状的育种值标准差，h表示第，个个体的选择指数，JV表示第J'个性状在育种目标中所占的百分比数值，P表示《个性状百分比数值构成的向量，V1表示第/个个体育种目标性状的标准化育种值向量，r为控制选择指数间变异程度大小的变量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述r的取值为10。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤a4中，对家系中所有个体的选择指数求平均值，作为家系选择指数。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述留种家系内，根据个体选择指数从高到低的顺序，为每个参与交配的父本个体及母本个体各设置I个或多个备份个体。
全文摘要
本发明公开了一种鱼虾育种群体的留种和配种方法，包括下述步骤获取选择指数；在限定的共亲系数下、根据家系选择指数从高到低依次选择一定数量的家系作为留种家系；在留种家系内根据个体选择指数从高到低依次选择一定数量的雄性个体和雌性个体作为留种个体；在限定的共亲系数下，根据家系选择指数从高到低依次从留种家系中选择父本/母本家系及其配对母本/父本家系；根据个体选择指数从高到低将父本个体与相应的母本个体交配，建立父系/母系家系交配组，所有交配组构成下一世代育种群体。本发明依据选择指数和共亲系数对育种群体的留种和配种过程进行控制，有效提高了目标性状的遗传进展。
文档编号A01K61/00GK102845342SQ201210342659
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月14日 优先权日2012年9月14日
发明者栾生, 孔杰, 罗坤, 孟宪红, 王伟继, 张天时 申请人:中国水产科学研究院黄海水产研究所