Fè D, Ashraf BH, Pedersen MG, et al (2016) Accuracy of Genomic Prediction in a Commercial Perennial Ryegrass Breeding Program. Plant Genome 9:1–22. doi: 10.3835/plantgenome2015.11.0110
商業(yè)多年生黑麥草育種計(jì)劃中基因組預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性
核心理念：
多年生黑麥草育種計(jì)劃中基因組預(yù)測(cè)的高準(zhǔn)確性
可以通過(guò)基因分型測(cè)定來(lái)追蹤加性遺傳方差
預(yù)測(cè)工作在不同的世代和不同的性狀
在多年生黑麥草中進(jìn)行基因組選擇的良好前景
抽象
到目前為止扫责，植物育種中基因組選擇（GS）的實(shí)施主要在作為同質(zhì)品種作物種植的作物中進(jìn)行評(píng)價(jià)给赞，結(jié)果總體上是積極的序厉。對(duì)于生長(zhǎng)為異源家族（由多重雜交開(kāi)發(fā)）的物種，例如飼料草微驶，可獲得較少的結(jié)果，其中遺傳變異的控制更復(fù)雜。在這里因苹，我們測(cè)試的潛力為多年生黑麥草的滋生實(shí)施GS（黑麥草使用從商業(yè)牧草育種計(jì)劃的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)L.）苟耻。雙親?F 2和multiparental合成（SYN 2）二倍體多年生黑麥草的家庭采用基因分型，通過(guò)測(cè)序分型扶檐，并通過(guò)了五種不同性狀的表型進(jìn)行了分析凶杖。基因型表達(dá)為家族等位基因頻率款筑，表型記錄為家庭平均值官卡。通過(guò)使用實(shí)際相關(guān)的交叉驗(yàn)證策略來(lái)比較用于基因組預(yù)測(cè)的不同模型。所有性狀顯示高度顯著水平的遺傳變異醋虏，其可以使用基因分型測(cè)定來(lái)追蹤寻咒。雖然有顯著基因型一些特質(zhì)×環(huán)境（G×E）的相互作用，準(zhǔn)確度為其中F高2家庭和雙親之間F 2和multiparental SYN 2個(gè)家庭颈嚼。我們已經(jīng)證明毛秘，在草種育種中實(shí)施GS是現(xiàn)在可能的，并且提供了獲得各種性狀的顯著增益的機(jī)會(huì)阻课。
P黑麥草在整個(gè)歐洲西北部叫挟，美國(guó)，南非限煞，日本抹恳，澳大利亞和新西蘭的溫帶地區(qū)栽培最多牧草品種（堪等，2010）署驻。它是專性allogamous物種（康沃爾等人奋献，1979年）在遺傳上異質(zhì)的家庭飼養(yǎng)。該作物育種計(jì)劃開(kāi)始圍繞20世紀(jì)20年代旺上，從那時(shí)起瓶蚂，育種者主要依靠卓越的個(gè)人的表型輪回選擇（Wilkins和漢弗萊斯，2003 ; Conaghan和Casler宣吱，2011 ; Hayes等窃这，2013）。通過(guò)幾十年征候，這種方法已經(jīng)導(dǎo)致幾個(gè)字符杭攻，如防銹性，春季生長(zhǎng)和后天標(biāo)題的重大改進(jìn)疤坝。然而兆解，可憐的漲幅已經(jīng)像物質(zhì)生產(chǎn)或種子產(chǎn)量性狀達(dá)到（Sampoux等，2011）卒煞。此外痪宰，目前的育種計(jì)劃往往是昂貴且耗時(shí)的，需要3至5年為一個(gè)選擇周期和高達(dá)15年的對(duì)新品種的釋放（Casler和布魯默，2008 ; 波塞爾特衣撬，2010）乖订。
在過(guò)去十年里，通過(guò)實(shí)施標(biāo)記輔助選擇（MAS）開(kāi)辟了新的視角具练。對(duì)多年生黑麥草進(jìn)行分析揭示幾個(gè)數(shù)量性狀位點(diǎn)（QTL）的存在乍构，揭示不同性狀和某些DNA區(qū)域之間的關(guān)聯(lián)（綜述筱冢等，2012）扛点。在許多作物品種中使用標(biāo)記輔助選擇方法哥遮，對(duì)定性性狀的育種具有積極影響。然而陵究，該技術(shù)在改善復(fù)雜性狀不太有效（莫羅等人眠饮，2004。 ; 伯納铜邮，2008 ; Xu和蹲下仪召，2008），因?yàn)檫@種性狀通常由許多基因影響每個(gè)具有小的影響松蒜。在許多情況下扔茅，這些效應(yīng)太小而無(wú)法檢測(cè)。導(dǎo)致無(wú)論是在大量的假陰性的并在所謂比維斯效應(yīng)的發(fā)生（比維斯秸苗，1998 ; 許2003）召娜，其中包括在等位基因影響估計(jì)的偏差，因?yàn)楣烙?jì)的QTL效應(yīng)實(shí)際上是從一個(gè)采樣截?cái)喾植?/code>惊楼。
這些問(wèn)題可通過(guò)使用GS來(lái)克服（Meuwissen等人玖瘸，2001年），其選擇最佳個(gè)人和家庭基于它們的基因組估計(jì)育種值（GEBVs）胁后。GEBV的計(jì)算通過(guò)同時(shí)使用所有標(biāo)記進(jìn)行店读，并且其被稱為基因組預(yù)測(cè)。通過(guò)開(kāi)發(fā)允許以成本有效的方式部署高通量基因分型測(cè)定的新技術(shù)攀芯，現(xiàn)在可以將GS實(shí)施到育種程序中。使用高標(biāo)記密度文虏，大部分的因果多態(tài)性預(yù)期與至少一個(gè)標(biāo)記處于連鎖不平衡（LD）侣诺。在GS，勞工處也可以跟蹤整個(gè)家庭氧秘，使標(biāo)記效果估計(jì)在群體水平計(jì)算年鸳，而傳統(tǒng)MAS只允許在家庭層面這樣的估計(jì)（Jannink等，2010）丸相。此外搔确，使用所有的標(biāo)記意味著GS具有解釋整體，或非常大的一部分，總遺傳變異膳算，從而克服了比維斯效果并導(dǎo)致育種值的無(wú)偏估計(jì)的電位（Hayes等座硕。2013年）。
基因組預(yù)測(cè)的實(shí)際應(yīng)用意味著不同的步驟涕蜂。在第一步中华匾，開(kāi)發(fā)統(tǒng)計(jì)模型并在基因型分型和表型分型的個(gè)體或家族的訓(xùn)練集上進(jìn)行測(cè)試。這樣的人口應(yīng)含有盡可能多的變化成為可能机隙，減少個(gè)人之間的關(guān)系的電平（Pszczola等人蜘拉，2012）。在下面的步驟中有鹿，基于其與訓(xùn)練集的基因組關(guān)系并且不需要對(duì)它們進(jìn)行表型來(lái)估計(jì)用于其他個(gè)體或家族（驗(yàn)證集）的GEBV旭旭。
基因組選擇成為動(dòng)物養(yǎng)殖一個(gè)常用的技術(shù)（例如，Hayes等人葱跋，2009）您机。在作物，它已廣泛的模擬數(shù)據(jù)調(diào)查（綜述Jannink等人年局，2010）际看。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的第一個(gè)研究發(fā)表在2009年玉米（玉米 L.）和大麥（大麥 L.）（洛倫扎納和貝爾納，2009年 ; Piepho矢否，2009年）仲闽。后來(lái)的研究還包括小麥（小麥屬）和其他物種（綜述Lin等，2014年）僵朗。這些研究的主要焦點(diǎn)是準(zhǔn)確性和不同統(tǒng)計(jì)方法之間的比較赖欣。總體而言验庙，植物的GEBV預(yù)測(cè)顯著優(yōu)于僅基于表型的預(yù)測(cè)顶吮。這是真正的既為模擬和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)（Jannink等，2010 ; Lin等人粪薛，2014年）悴了，特別是在低遺傳力和帶大型訓(xùn)練數(shù)據(jù)集特征的情況下。此外违寿，模型效果很好為多基因和寡的特征（巖田Jannink湃交，2011），也是在戰(zhàn)略基礎(chǔ)上multitrait指數(shù)（Heffner等藤巢，2009）搞莺。在表型減少預(yù)期顯著減少育種周期的長(zhǎng)度，導(dǎo)致每年較高的遺傳收益（Jannink等人掂咒，2010）才沧，并且有可能迈喉，在開(kāi)發(fā)新的線路的成本顯著下降。Heffner et al温圆。（2010）估計(jì)挨摸，預(yù)計(jì)年收益在玉米約三倍，并在冬小麥兩次超過(guò)所存在的收益捌木。然而油坝，仍有涉及約一個(gè)廣泛使用GS的長(zhǎng)期影響（Heffner等，2009 ; Jannink等刨裆，2010 ; Jannink 2010年澈圈，中屋和磯部2012年），其中帆啃，今朝技術(shù)狀態(tài)瞬女，使得難以用GS完全取代傳統(tǒng)的育種策略。
關(guān)于牧草種努潘，黑麥草實(shí)現(xiàn)GS的潛力已經(jīng)被最近探索海耶斯等人诽偷。（2013年）。其他研究還調(diào)查了潛在的GS在模式植物疯坤，白三葉草（三葉草 L.）报慕，高羊茅（高羊茅茅），以及法拉里斯屬压怠。（Sime?o雷森迪等人眠冈，2014年 ; 。福斯特等人菌瘫，2014年）蜗顽。Hayes et al。（2013）定義多年生黑麥草作為引入因?yàn)樗脑S多商業(yè)性狀雨让，通常在繁殖周期的后期部分測(cè)得的多基因性質(zhì)的GS一個(gè)最佳的目標(biāo)物種雇盖。然而，他們還強(qiáng)調(diào)存在三個(gè)相關(guān)問(wèn)題：（i）非嚴(yán)重的LD栖忠，（ii）由于物種的近親性質(zhì)崔挖，可能的高有效群體規(guī)模，以及（iii）當(dāng)前育種計(jì)劃需要根本性改變娃闲。整體利好預(yù)期被證實(shí)鐵等虚汛。（2015A）使用抽穗期作為模型性狀具有非常高的遺傳誰(shuí)表明基因組預(yù)測(cè)的優(yōu)越性以上的MAS。然而皇帮，文獻(xiàn)仍然缺乏對(duì)以更低遺傳力為特征的更廣泛的性狀進(jìn)行的廣泛研究。
本研究的目的是通過(guò)使用來(lái)自商業(yè)育種程序的數(shù)據(jù)來(lái)研究在多年生黑麥草育種中實(shí)施GS的可能性蛋辈。育種材料由DLF A / S生產(chǎn)的家族組成属拾。本報(bào)告中包括的特征是：（i）抗冠銹步辍（由銹菌coronata金色病菌lolii布朗），這是渐白，到目前為止尊浓，影響ryegrasses最嚴(yán)重的葉面疾病; （ii）種子產(chǎn)量; （iii）1000粒重; 和（iv）作為纖維和果聚糖含量測(cè)量的質(zhì)量參數(shù)。
