El-Kassaby2015 提高BWB的效率

1. El-Kassaby YA, Funda T, Liewlaksaneeyanawin C (2015) Increasing Breeding without Breeding (BwB) efficiency: Full-vs. partial-pedigree reconstruction in Lodgepole pine. SOJ Genet Sci 2(April):1–6.

使用两种抽样方法研究亲子分配在组装用于育种的结构谱系中的优点;即使用核和叶绿体微卫星标记从具有已知亲本（N = 74）的开放授粉的lodgepole松实验群体中收集的家族阵列（已知的母体亲本）和随机后代（未知的母体和父亲亲本）。对代表家族阵列（n = 619）和随机后代（n = 635）的等效样品大小的后代进行基因分型，并分别进行部分和完全系谱重建。完全系谱重建组装的实际上更大数量的全同胞家庭比部分（446对268）和有趣的是两种方法检测到等量的外部基因流向实验人口。随机后代在产生更多全同胞家族中的随机后代的优越性归因于其更好的父母群体的代表性，因为随机抽样包括来自大多数亲本的后代与亲本有限家族阵列相比。由于观察到的优点，完全系谱重建可以用作常规育种程序中通常需要的用于开发遗传参数估计所需的结构化谱系的育种阶段的替代。

引言

林木育种是一个长期的努力，经常采用轮回选择方案[1]，数百家长通过在广泛的地理区域（称为繁殖区）[2]种植的几千个后代的表现进行严格测试。用于正向选择的亲本排序通常基于后代的性能，随后为新一轮育种（交配，测试和选择）或建立生产种群（aka，种子园）选择精英基因型， [3]。育种和测试是树木育种的最昂贵和最耗时的方面。育种是根据已建立的交配设计之一完成的：结构化;系谱（半和全同胞家系）需要的遗传参数（例如，性状遗传和相关性，父母和后代的育种值）估计[4 ]。结构化血统的创造是一个细致的工作，需要非常小心，往往需要多年完成，由于大量的父母和所需的大量的十字架。育种阶段的完成通常由于育种亲本的生育力和物候差异而延迟[5]。所得到的后代的真实性影响所产生的遗传参数的准确性，并最终影响所获得的遗传增益;不幸的是，这个过程永远不会出错[6,7]。

林木育种者试图通过使用风/自由授粉的家庭[8,9]来简化育种，并且经常将他们作为半同胞家庭处理，因为母亲父母是已知的，并且假定后代是由大量雄性捐助者然而，在这些：半同胞家庭中拥有全同胞或自我的可能性很高。因此，将风/自花授粉家族作为半同胞处理导致过度充气的加性遗传方差估计，随后育种值和遗传力，导致父母（种子供体）的不准确等级[10-12]。可靠的，信息丰富的分子标记结合亲子分配方法[13]创造了一个机会，可以有效地消除树育种的育种阶段。 Lambeth，et al。 [14]是第一个利用这种发展和使用父亲转让解开父亲父母在polymix育种框架。这种方法进一步扩展和：没有育种的育种;概念发展[15-18]，并提供了一个可行的选择育种阶段避免树种育种计划。
在这里我们测试两个结构化血统组装的抽样方法;即部分和全谱重建使用相等的样本大小从74父母lodgepole松树父母人口。部分和全谱重建由家族阵列（从亲本种子供体的子集产生的个体）和随机抽样（从代表整个亲本种群的繁殖产量的幼苗群体中抽取的个体）表示。谱系重建基于使用基因组和叶绿体DNA微卫星标记。

讨论

林木育种者利用交配设计来创建：结构化的谱系，用于估计优良基因型鉴定所需的遗传参数，以及它们对育种或种子生产（种子园）的选择[2]。树育种程序通常拥有大量的父母，因此，不管使用哪种交配设计;需要大量的受控交叉。受控杂交本身的物理任务常常受到亲本繁殖力和繁殖物候变化的阻碍，因此在大多数情况下，这个阶段完成需要多年，甚至在完成后，错误的亲本真实性也是常见的[6,7]。部分或完全避免对结构化谱系形成使用受控杂交将是树育种计划的有利发展。 DNA指纹图谱和系谱重建的组合使用提供了绕过育种阶段的机会，并且：可以组装结构化谱系来进行定量遗传学分析。应当指出，来自系谱重建的所得结构化谱系经常是不平衡的，有利于更多的子代父母，并且极大地受到来自外部不期望来源（即，浪费的基因分型努力）的基因流程的影响（图1和图2）。然而，利用定量遗传学·算法如ASReml [26]及其多功能性来处理非常大，多代，和静态和遗传上不平衡的数据集使得这些分析变得可行，并且具有平衡谱系或统计设计的限制变得不必要。 El-Kassaby等人清楚地证明了这一点。 [16]提出了一个不平衡结构血统的分析，包括不同样本量的全同胞和半同胞家庭的混合物。在分析中包括半同胞家族提供了这样的情况，其中来自已知母亲但未知父亲（即，由基因流发出的那些）的后代可以有效地用于增加估计的遗传参数的精度，因此概念：浪费;指纹识别努力得到纠正。
从图1和图2可以看出系谱重建的部分或全部重要性的优点。如果使用断开的diallel交配设计来为本研究中使用的74个亲本创建杂交，则需要至少12个6个亲本的diallel单位并将创建总共180个十字。系列阵列和随机抽样分别产生了268和446个十字，超过了断开的diallel交配设计，而没有做一个单一的交叉。所得到的十字架提供了比来自不连接的拨号配合设计的更多的配合组合，因此消除了这种设计的采样注意事项，其中十字限制在拨盘单元内而不在十字架单元内。应当指出，单独的核SSR标记的使用足以构建部分系谱重建中得到的杂交，因为后代是从已知的母体亲本收集的，因此亲本的推断限于父系组分。另一方面，大批种子样品中父本亲本的身份需要补充一组额外的单亲遗传标记，因此使用cpDNA标记分离具有相似核基因型的雄性[27-29]。
谱系重建已广泛用于评估雄性和雌性生育力变化以及种子果园种群中的自交和基因流速[22,30-34]。使用谱系重建作为育种的平台首先由El-Kassaby等人提出。 [15]，其理论基础由El-Kassaby和Lstib？rek [34]使用道格拉斯 - 冷杉回顾性研究进行了说明，并进一步证明了使用组合全同胞和组合的全同胞检测和选择精英基因型的途径来自西部落叶松实验种群的风传播的半同胞家系[16]。然而，应该指出，Lambeth等人的工作[14]的启发，因为它表明了家谱重建的力量，确定通过多交配交配设计产生的杂交的男性父母（花粉由几个男性父母的混合物组成，因此亲缘关系是未知的，并且得到的家庭被认为是半同胞）并因此将一组半同胞转换为全同胞家族。谱系重建作为对育种的辅助已经获得了动力，并且已经记录了对桉树[35]，松属[36]，北方冬青[37]和云杉[38]的一些回顾性研究。总之，基于目前的研究结果，我们建议使用完全谱系重建使用具有未知父亲和母亲亲子关系的个体，以使群体成员中的自然存在的杂交的后组合，导致交配设计的创建否则只能通过具有极高成本和劳动力的受控授粉才能实现的程度。