Wu2016 近交衰退 七种策略 表现

Wu HX, Hallingbäck HR, Sánchez L (2016) Performance of Seven Tree Breeding Strategies Under Conditions of Inbreeding Depression. G3 Genes|Genomes|Genetics 6:529–540. doi: 10.1534/g3.115.025767
在近交繁殖抑郁条件下的七种育种策略的性能

在驯化和育种受到近亲繁殖抑制（ID）的树种，不同育种策略的长期性能知之甚少。因此，使用具有加性，部分和完全优势等位基因效应以及中间，U形和主要等位基因分布的多基因座模型来模拟包括单个群体，亚系，自交和细胞核育种在内的七种树育种策略。比较遗传增益，近交繁殖，显示ID的能力，不利的等位基因的频率和固定以及育种和生产种群中的遗传变异的策略。通过生产群体的遗传增益测量，在所有模拟情景中，尽管其近亲繁殖系数较高，但是具有群体选择策略的细胞核育种和单个育种群体等于或优于在所有模拟情景中的家族内选择策略的亚系和单个育种群体。近交和杂交有效降低了ID，并且在一些情况下可以在头几代产生遗传增益。然而，在所有情况下，不利的等位基因的大量固定使自交和杂交育种策略的清除性能无效，并且与长期的其他策略相比导致显着的缺点。

---

在世界上大多数树木育种计划与优树选择和后代测试20世纪50年代开始（佐贝尔和塔尔伯特1984年），其中许多人现在已经进入到第二个，第三个，甚至第四代（例如，火炬松和辐射松）。轮回选择一直是树种改良的主要方法（2001年白色 ; 白色。等2007）。为了增加短期和长期的遗传增益和管理近亲繁殖和多样性，提出了几种先进的林木育种战略是包括多个群体（Namkoong 1976），亚系（面包车Buijtenen和罗威1979），核心群育种（科特里尔1989）单种群繁育和自交系杂交（吴等人 2004年a）。在此背景下，近交管理是重要的，因为在近亲繁殖和在杂同时减少过于迅速增加已经显示会导致在几个针叶树种（严重近交衰退（ID），威廉姆斯和1996萨沃莱宁）。等位基因表现出显性基因操作（完整，部分或超显性）和方向性的患病率（最隐性基因是不利的）已被提出作为用于使ID和其相对的对应杂种优势（主要机制福尔克纳和1996麦凯）。针叶树中ID的症状通常包括减少的种子产量，受损的生长和减少的成虫繁殖力。
在与一般配合力的轮回选择一个单一的人口繁殖一直是最初使用了许多树木育种程序的默认选项（谢尔1969年）。为了提高遗传增益和选择强度，这一战略已经演变成一个滚动前配对和选择的设计，其中育种工作负载虚拟养殖周期内连续交叉，测试和选择每年蔓延（Borralho和1998年Dutkowski）。单一的人口方案的最大优势是其潜在的大尺寸成为可能增加选择强度，用的放心交配所选择的管理工具限制近亲繁殖（合Kinghorn 2011）。
然而，近亲繁殖，也可通过一个亚系策略，其中繁殖种群被细分成两个或多个基团（亚系，管理波顿和Namkoong 1983）。仅允许在每个亚系内进行配对和选择用于育种目的，而在亚系之间的交配仅为产生生产群体（PP）进行以限制近交的程度和推定部署个体的ID。里衬从多个繁殖群体的策略不同之处在于前者仅用于管理近亲繁殖，而后者通常是通过应用不同的育种目标，以不同的人群（与如何几个潜在育种性状之间的优先级的不确定性处理Namkoong 等人 1988年 ; 巴恩斯1995年）。辅线战略已在许多第二代或第三代的树改进计划被用于（卡森等人 1990年 ; McKeand和1993年布里奇沃特 ; 贝兹与白1997年 ; Jayawickrama和卡森2000 ; 怀特和2004年卡森）。另一种称为细胞核育种策略的方法最初被提议用于改善牲畜的计划，目的是更快地获得更高的收益，同时保持长期的多样性和遗传收益。核育种策略的育种群体通常分为两个层次：小核和更大的主层。核心层通过选择具有最高育种值（〜10％）的树进行强化育种，测试和选择来组织。主层包含其他候选物和选择以较低强度选择，以避免近亲繁殖和保持遗传多样性，从而确保长期的可持续遗传学益处。允许在这两个层之间的配子转移以带来增益和多样性。一些树木育种计划都用这个方案（科特里尔和卡梅伦1989年，白1993年 ; McKeand和1998年布里奇沃特 ; 白等， 1999年）。一种完全不同的方法是自交系和杂交育种战略，作物育种常用（1999年阿拉德）。因为沙尔（1909）和东（1909）首次开发这种想法，以便产生均匀的和高生产力的玉米（玉蜀黍属）杂交种，自交和随后的杂交育种已为许多农艺物种的改善的主育种方法（哈劳尔和米兰达1981年）。假定有害的隐性等位基因是底层的ID的主要原因，它应该有可能消除这些隐性基因和通过与定向选择组合施加系统的近亲繁殖修复有利显性等位基因，即所谓的清除（Barrett和查尔斯沃思1991年 ; 赫德里克1994年）。因此，近交繁殖抑制将在整个世代中下降，因为清除有效地去除有害等位基因。作为自交林木育种手段是首先倡导五十年前（马修斯和麦克莱恩1957年，宾厄姆1973年，巴克和利比1974年）。由于林木育种已进展到第二代，第三代，采用自交和同胞交配作为繁殖的工具一直争论不休由于少数精英繁殖种群不断增长的利息（威廉姆斯和1996年哈姆里克 ; 威廉姆斯和1996年萨沃莱恩 ; 吴等人， 1998年）。尽管如此，长代世代和观察到的严重的ID阻止了树种繁殖者使用这种方法。虽然上述育种策略及其概念上的短期和长期优点和缺点已经被提出用于各种树育种程序，但是没有进行详细的比较遗传学研究以量化短（2-5代）和长 - 实施（15-20代）遗传结果。这种比较研究只能通过模拟方法进行，其中通常使用的无限小模型不允许追踪清除的不利等位基因，并且不能真实地模拟隐性/显性等位基因如何诱导ID。仅基于轨迹的模型必须跟踪个体等位基因的行为非加性情况下与模拟更复杂的现象，如连锁不平衡的能力（1994赫德里克 ; 富等人 1998）。
本研究的目的是比较用于在加性和非加性遗传模式下改善数量性状的育种策略。为此，我们建立了一个有限的基因组模型，以模拟各种策略，并检查相关的人口参数，育种和PPs的遗传获益，不利或隐性等位基因的固定和近亲繁殖的积累。我们还评估了某些系统近亲繁殖方法是否可以适合克服近亲繁殖抑制通过清除ID和不利的等位基因给定一定范围的条件。