[发明专利]一种筛选用于二倍体群体亲子鉴定的分子标记组合的方法

说明书

本发明公开了一种从给定二倍体物种亲本群体的分子标记中筛选用于亲子鉴定的标记组合的方法，包括以下步骤：将所有亲本对作为树状结构的根节点，依据各亲本对所有可能产生的子代的分型，将亲本对进行分类构建子节点，所获得的子节点中亲本对个数与方差之和最小的标记为第一个分子标记。再以第一个标记所得的分支节点（至少含有二个亲本对的子节点）使用上述相同方法进行第二个标记的筛选直到最终子节点全为叶子节点（只含有一个亲本对的子节点）。本方法可以从大量标记中筛选出完成亲子鉴定所需的最少标记，所得到的标记分型效率高，亲子鉴定结果可靠，而标记数量的最少化也能降低亲子鉴定所需的工作量和成本。

技术领域

本发明属于生物信息学技术领域，具体涉及一种从给定二倍体群体的分子标记中筛选用于亲子鉴定的标记组合的方法。

背景技术

二倍体物种在自然界中广泛存在，其中与人类息息相关的二倍体物种就包括牛、羊、猪、狗等各类哺乳类动物，以及很多常见的经济鱼类等。这些物种大多作为人类的食物或宠物而饲养。通过对这些二倍体生物进行遗传改良育种，可以提升产量、缩短发育周期、加速驯化、改变外貌特征等，从而产生更好的经济效益和社会效益。分子标记辅助育种是目前常用的一种育种方案，即通过特定的分子标记筛选具有优良基因的个体，并将其作为良种亲本繁育后代，以达到遗传育种的目的。一种广泛采用的筛选特定基因或分子标记的方法是，使用生物信息学手段从全基因组范围搜索与该性状有关的分子标记位点(如单核苷酸多态性位点)等，再结合分子手段对其相关联的基因进行验证。这个分析过程通常需要对个体进行亲子鉴定、构建家系，从而消除遗传背景的影响。除此以外，亲子鉴定还被广泛应用于人类法医鉴定等相关法律程序中。

目前亲子鉴定主要依据分子标记在不同亲本与子代中的分型进行，这些分子标记主要包括微卫星分子标记(microsatellite)、单核苷酸多态性(SNP)分子标记及单体型(或微单体型)分子标记，且在基因组范围广泛分布。为尽可能减少亲子鉴定工作量，需要使用尽可能少的分子标记。为了寻找可用于亲子鉴定的标记，首先需要从已有的标记数据库中获取一系列分子标记，对亲本和子代进行PCR扩增以完成这些标记的分型，随后，可以用最小等位基因频率(MAF值)、亲本排除率(PE)以及多态信息含量(PIC)等为参数进行亲子鉴定标记筛选，也可以通过主成分分析(PCA)、贪婪算法和蒙特卡洛算法等来筛选。然而，这两种方法或无法获得全基因组范围的对亲本对区分度较高的亲子鉴定分子标记，或不能确保所获得的标记数目“尽可能少”。

本发明使用贪心算法和树状数据结构进行亲子鉴定标记的筛选，可以获得亲子鉴定标记的最小组合，从而降低亲子鉴定的成本，提高效率。

发明内容

本发明旨在提供一种从给定的二倍体亲本群体的分子标记中筛选用于亲子鉴定的标记组合的方法，其优点在于能够筛选出可以完成亲子鉴定的最小标记组合，提升亲子鉴定效率。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

S1.将亲本按照一个父本一个母本构建亲本对，所有可能的亲本对组合作为图1所示树状结构的根节点，以表示所有待区分的亲本对集合，以根节点作为第一层级的分支节点(至少含有二个亲本对的子节点)开始筛选第一个标记；

S2.从树状结构的某一层级中筛选一个亲子鉴定分子标记的方法为：对于每一个候选分子标记，先依据亲本分型对同一层级每个分支节点中的子代分型进行预估，再根据子代分型的情况，用分型相同的子代对应的亲本对构建该分支节点在树状结构的下一层级的一个子节点，从而可由不同分型的子代得到多个子节点；在下一层级中，去掉叶子节点(只含有一个亲本对的子节点)和重复的子节点后，统计各子节点所含亲本对数量并计算其均值和方差，以均值与方差之和(方均和)来评价该标记的分型效果，从所有候选标记中，选择方均和最小的分子标记作为该层级亲子鉴定的分子标记；

上述步骤中构建子节点的具体方法如下：