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近日，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所牛遗传育种科技创新团队开发了一款肉牛基因组选择育种液体捕获芯片“Cattle110K”。该芯片作为一款高效、经济的基因型检测应用工具，在创新团队肉牛分子育种应用技术的支持下，将有力推进我国肉牛遗传改良进程，助力我国肉牛种业和产业持续高质量发展。相关研究成果发表在《Animal Research and One Health》上。
低成本、大规模的基因分型技术对家畜的分子育种研究至关重要。近年来，肉牛高密度SNP芯片（Illumina BovineHD Bead Chip）和中密度SNP芯片（Illumina Bovine SNP50 Bead Chip）被广泛应用于全基因组关联分析（GWAS）、基因组选择（GS）等研究中。然而，传统的磁珠芯片仅能检测已知的SNP而无法发现新的变异位点。二代测序可以检测到整个基因组中的所有变异，但对于分子育种领域的大规模基因分型来说，价格仍然过于昂贵。靶向捕获测序技术（GBTS）为这一问题提供了解决方案，该技术将芯片和二代测序的优点结合起来，具有低成本、高准确度和设计灵活等特点。本研究基于GBTS技术，开发了一款针对肉牛的液相捕获芯片Cattle110K，评估了在实际样本中的分型表现以及在GWAS研究中的应用效果，同时对这款芯片和肉牛高密度芯片的遗传评估准确性进行了对比。
在Cattle110K芯片面板设计阶段，创新团队在肉牛主要经济性状候选基因鉴定挖掘和全基因组选择技术应用研究的基础上，从GWAS，BayesB，eQTL-mapping，ATAC-seq等方法筛选的候选功能变异中，挑选出该芯片的目标单核苷酸多态性位点，经过参考基因组版本转换、位点评估和样本测试，最终保留112180个基因检测位点，相邻SNP标记平均间距为22.15Kb，测试样本中最小等位基因频率均值为0.32，重复样本基因型一致率为99.21%，与Illumina肉牛高密度芯片之间的一致率平均为98.17%。
为验证Cattle110K实际应用效果，创新团队对国内外主要肉牛品种进行了测试，并在华西牛群体中开展全基因组关联分析以及体尺和屠宰性状的全基因遗传评估准确性的研究。其中，在肉牛重要经济性状（宰前活重、胴体长、十字部高和大理石花纹评分）的GWAS分析结果中，鉴定到6号染色体与宰前活重显著相关的基因组区域（NCAPG-LCORL），在13号染色体和8号染色体上分别找到与十字部高和大理石花纹评分相关的新的候选基因组区域。在全基因组选择应用方面，Cattle110K在基因组预测方面具有与BovineHD相当的性能，在宰前活重、屠宰率等上性状，该芯片基因组估计育种值的（GEBV）准确性还有所提高。
研究结果表明，Cattle110K芯片包含肉牛重要经济性状相关位点，位点分布均匀，分型准确性高，性价比好。采用该芯片对实际样本进行基因分型发现，在GWAS和GS的分析中都具有较高的可靠性和准确性。Cattle110K为肉牛育种提供了一个高效、经济的基因分型工具，将有助于加快肉牛遗传改良的进程，有力支撑肉牛基因组选择技术的推广应用。
牧医所陈燕副研究员以及博士生郭应威、葛菲为该文章的共同第一作者，李俊雅研究员和陈燕副研究员为通讯作者。该研究得到国家肉牛牦牛产业技术体系和中国农业科学院科技创新工程等项目共同资助。
原文链接：https://doi.org/10.1002/aro2.58
图 肉牛液相捕获芯片的开发与应用
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