基因组育种新技术,厉害在哪里?
主流:分子标记位点基因芯片技术
利用分子标记位点基因芯片技术对动植物育种方面提供了强大的科学力量,因准确性高而成为国际主流技术。相比杂交等传统方法,该技术大大提高了育种效率,这主要依赖两方面技术突破,一方面,基因芯片能够挖掘到有育种价值的基因组信息;另一方面,通过运用基因组育种值评估算法,能够高效利用收集的基因组、表型组、系谱等信息,准确评估个体育种值。
由于动物基因组中不同位点携带的有效育种信息含量是不同的,芯片位点设计好坏直接决定了基因组中育种信息的挖掘效率,理论上讲,芯片位点越多、单个位点携带的有效育种信息量越大,芯片能够挖掘的有效育种信息量就越多。分子标记位点基因芯片,每个位点携带的有效育种信息量很少,主要来自与之相连锁的功能突变位点。而且,连锁程度在不同群体、不同世代会发生变化,导致分子标记位点效应不稳定,难以实现数据联合分析,不利于基因组育种效率提升,进而影响了分子标记位点基因芯片的通用性、可持续性,会降低育种效率。
新秀:功能位点基因芯片
随着NGS技术(高通量测序方法)飞速发展,诞生了数百种经济物种的高质量参考基因组,同时获得了海量的重测序数据,基于这些数据结果,各个物种相继产生了高密度SNP芯片。近几年,功能基因组研究发展迅猛,Hi-C、ATAC-seq、CUT&Tag/ChIP-seq等技术相继在经济物种功能基因组研究中被广泛应用,多个物种基因组启动子、增强子、染色质开放区域等调控元件及活性区域被大规模鉴定,基因组功能注释越来越精细;结合高水平比较基因组、进化等研究,大量能够影响基因表达、蛋白活性的重要功能位点被鉴定。在上述研究成果的基础上,功能位点基因芯片应运而生。
功能位点基因芯片是指芯片设计所包含的位点全部是能够影响转录水平或蛋白活性的功能突变;相比普通的标记位点基因芯片,功能位点基因芯片在位点选择上更科学,直接影响生命调控过程,位点携带的功能信息含量更高,且位点效应不依赖连锁,在不同群体、不同世代中效应稳定、通用性和可持续更好,育种效率更高,是全新一代基因组育种芯片。同时,配合全新的功能位点加权算法KAML,能够更高效利用基因组、表型组和系谱等信息,对提高基因组育种值评估准确性和育种效率、加快动物改良速度具有重要意义。
2、影子基因可提供功能位点基因芯片育种整体解决方案