Holman2017 一个SNP亲子鉴定的流程

Holman LE, Garcia de la serrana D, Onoufriou A, et al. 2017. A workflow used to design low density SNP panels for parentage assignment and traceability in aquaculture species and its validation in Atlantic salmon. Aquaculture 476(June): 59–64. DOI: 10.1016/j.aquaculture.2017.04.001

抽象

准确的亲子鉴定对于开发成功的育种计划至关重要，从而允许混合家庭进行系谱重组和控制近亲繁殖。在本研究中，我们开发了一个工作流，用于设计一个有效的单核苷酸多态性（SNP）专属性分析小组，并在大西洋鲑鱼（Salmo salar L.）中进行验证。从限制性位点相关DNA测序（RAD-seq）文库中鉴定总共86,468个SNP，并且在应用质量控制过滤器和严格选择标准之后将其减少至1517。选择SNP的子样品用于高通量SNP测定的设计，然后使用已知亲本和后代的训练集来实现进一步过滤。鉴定了包含跨鲑鱼基因组平衡的94个SNP的小组，其在已知谱系中提供了100％的分配准确性。此外，该小组能够以100％的准确性将个体分配到本研究中使用的三个养殖鲑鱼种群之一。我们得出结论：所描述的工作流程适用于为水产养殖物种设计具有成本效益的亲子鉴定和可追溯性工具。

1.介绍

提供遗传改良的水产养殖生产库存大大提高了具有主动选择育种计划的物种的效率和盈利能力。谱系信息对实施控制近亲繁殖的选择性育种策略至关重要，目的是避免近交衰退和表现丧失（Kincaid，1983）。通过在单个坦克中饲养单身家庭来维护血统，直到它们足够大以便进行身体标记为止，但这会产生很高的运营和资金成本（Vandeputte和Haffray，2014）。使用中性遗传标记如微卫星或单核苷酸多态性（SNPs）进行谱系确定的分子方法可以将混合的家系一起饲养。此外，在某些情况下，进行单个杂交可能在生物学或经济上不具有经济可行性。分子标记可以解决群体产卵事件中每个亲本的贡献（Borrell et al。，2011; Morvezen et al。，2013）。 Vandeputte和Haffray（2014）对计算方法和技术问题进行了很好的回顾，这些方法和技术问题影响标记的分配能力，包括父母的抽样方差和相关性，HardyWeinberg不平衡，基因分型错误和空等位基因。通常，8-15个多态性微卫星标记为涉及几十或几百个亲本的杂交提供足够的分配能力。基因组资源对水产养殖种类日益增加的可用性已导致采用SNP作为亲子鉴定的首选标记。它们与微卫星相比具有多种优势，包括适合于高通量基因分型，较低的基因分型错误以及能够轻松地结合和标准化来自不同实验室的数据集（Yue and Xia，2014）。
用于系谱分析的任何SNP小组的目的是实现100％的分配准确性，同时限制所需的基因分型测定的次数以降低成本。计算机模拟结果显示，大约60-100个具有高（0.3？.5）次要等位基因频率（MAF）的SNP足以给出准确的亲子鉴定（Anderson and Garza，2005）。刘等人。 （2016）使用虹鳟（Oncorhynchus mykiss）中的36个（92.5％），48个（99.2％）和68个（100％）SNP显示出增加的准确性，而Weinman等（2015）发现类似的结果共同繁育了10个SNP，准确率<20％，80个SNPs准确率达到100％。这些研究强调研究人群中标记物的高信息含量，最小连锁不平衡（LD）和标记物中性对于设计良好的SNP亲本小组至关重要。尽管在开发低密度SNP亲本小组方面选择适当的过滤器达成了一致意见，但没有正式的努力来建立共同的工作流程。这对具有大量产业支持的物种的这些资源的开发影响不大，但可能妨碍低价值物种或现有资源最少的物种的开发。为了提高对低密度SNP板开发的信心，必须建立并验证具有众所周知的复杂基因组的物种作为最坏情况的工作流程。
家庭选择最近通过纳入标记辅助选择等生物技术方法（Moen等，2015; Gonen等，2015）和基因组预测（Jonas and de Koning，2015），进一步提高了个体选择率每代遗传增益。最近出版的大西洋鲑鱼基因组（Lien et al。，2016）增加了可用于物种的大量基因组资源，包括高密度连锁图谱（Gonen等，2014; Lien等，2011）并验证了6K（Lien等人，2011），132K（Houston等人，2014）和151K（Y等人，2016）SNP基因分型阵列。已经为大西洋鲑鱼开发了几个用于亲本分配的微卫星板（O'Reilly等，1998; Norris等，2000）。然而，迄今为止还没有任何出版物描述过大西洋鲑鱼亲子鉴定的有效SNP小组。
在本研究中，我们描述了一个通用的工作流程，用于设计和验证一个有效的用于RAD-seq数据的家谱分配的SNP面板，以大西洋鲑鱼为例，应该广泛应用于其他水产养殖物种。在应用质量控制过滤器，映射到参考基因组并且设计Fluidigm SNP型SNP基因分型测定法（Fluidigm Ltd，San Francisco，USA）之后，通过使用已知父母和后代的“训练”组来选择最有效的小组。分布于鲑鱼基因组的94个SNPs的最后一组实现了100％的准确性分配。我们还确定，选择的亲子关系小组是否保留足够的种群结构信息作为具有成本效益的追踪工具，能够区分不同来源的养殖鲑鱼种群。