基于遗传标记的亲缘关系估测方法及遗传参数估测软件研制

论文摘要

在实际情况下存在动物谱系缺失或诸如野生群体根本没有系谱的情况,但亲缘关系对于动物遗传改良又必不可少,所以利用分子标记重构动物之间的亲缘关系成为解决这一实际需求的关键。本研究利用分子标记的同源相同(Identical by Descent,IBD)特性,通过对一个随机交配的大群体中任意两个个体在某个标记位点四个等位基因的比较,同时考虑样本含量、标记位点数目、等位基因数目及基因频率等因素,建立了估测群体中任意两个个体之间的亲缘关系的方法(记为Liu模型)。用蒙特卡罗模拟法(Monte Carlo Simulation,)对Liu模型进行比较研究。设定理论群体,样本含量(Sample Size,SS)、标记位点(Number of Loci,NL)、等位基因数目(Number of Alleles per Locus,NA)等三个指标均为10,模拟四种群体分别是非亲属(Nonrelatives,NR)、亲子(Parent Offspring,PO)、全同胞(Full Sibs,FS)和半同胞(Half Sibs,HS)群体来研究Liu模型的估测效果。计算结果如下:不相关群体的平均相关度为0.0654,方差为0.0043;亲子群体的平均相关度为0.5464,方差为0.0043;全同胞的平均相关度为0.5039,方差为0.0017;半同胞群体的平均相关度为0.2873,方差为0.0064。结果表明:在四种特定的亲缘关系下,Liu模型都能够较准确的估测个体之间的亲缘关系,其中以亲子群体和半同胞群体的估测效果最佳。分别改变样本含量、标记位点和等位基因数目三个因素,研究Liu模型在四种群体下的估测效果,结果表明Liu模型在三种因素改变的条件下,估测结果都比较稳定;用同样的数据集分别比较了Liu模型与LL模型、QG模型、R模型、LR模型、W模型在四种模拟群体下的估测效果,结果表明:从总体上而言,Liu模型较其它模型能更好的对相关度进行估测,是目前最好的估测模型。同时,集成开发了基于VB的软件系统,是一个较好的、人性化的、高扩展性的估测遗传参数的软件。主要功能包括采用单个或多个模型估测随机大群体中任意两个个体之间的相关度以和用蒙特卡罗模拟法模拟、计算、比较各个模型的估测效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词表
• 第一章 文献综述
• 1 引言
• 2 利用分子标记估测相关度的研究
• 2.1 基本概念
• 2.2 研究现状
• 2.2.1 Lynch和Li的模型
• 2.2.2 Queller和Goodnight的模型
• 2.2.3 Ritland的模型
• 2.2.4 Lynch和Ridand的模型
• 2.2.5 Wang的模型
• 2.2.6 相关软件的研发现状
• 2.3 各种模型的估测瓶颈
• 2.4 研究目的意义
• 2.4.1 应用于估测群体遗传参数
• 2.4.2 应用于保种遗传学
• 2.4.3 应用于研究动物的社会进化学
• 第二章 材料与方法
• 前言
• 1 试验材料
• 1.1 开发语言
• 1.2 硬件环境
• 1.2.1 计算机
• 1.2.2 服务器
• 1.3 软件环境
• 2 试验方法
• 2.1 理论计算模型设计
• 2.2 模型评价
• 2.2.1 建立模拟数据集
• 2.2.2 模型影响因素分析
• 2.3 算法实现和程序集成
• 2.3.1 总体设计思路
• 2.3.2 计算程序设计
• 2.3.3 输入设计
• 2.3.4 输出设计
• 2.3.5 辅助功能设计
• 2.4 数据处理流程
• 2.4.1 数据的输入设计
• 2.4.2 数据库的识别
• 2.4.3 数据的读取设计
• 2.4.4 数据的准备
• 2.4.5 数据的计算设计
• 2.4.6 结果的输出
• 第三章 结果与分析
• 1 理论模型的估测效果
• 1.1 新模型的估测结果
• 1.1.1 估测结果
• 1.1.2 影响因素
• 1.2 新模型与其它五个模型估测效果比较
• 1.2.1 半同胞群体估测的效果比较
• 1.2.2 亲子群体估测的效果比较
• 1.2.3 非亲属群体估测的效果比较
• 1.2.4 全同胞群体估测的效果比较
• 2 软件集成
• 2.1 软件的界面与功能
• 2.1.1 菜单栏
• 2.1.2 工具栏
• 2.1.3 数据库
• 2.1.4 主窗口
• 2.1.5 状态栏
• 2.2 导入数据的计算演示
• 2.2.1 数据的准备
• 2.2.2 打开数据库
• 2.2.3 计算模型的选择
• 2.2.4 计算结果
• 2.2.5 结果的输出
• 2.3 模拟数据的计算演示
• 2.3.1 打开模拟窗口
• 2.3.2 进行模拟计算
• 2.3.3 模拟计算的结果
• 2.4 其它辅助功能
• 2.4.1 窗口之间的切换
• 2.4.2 普通文本操作功能
• 2.4.3 帮助功能
• 第四章 讨论
• 1 关于利用分子标记
• 2 关于模型估测亲缘关系的讨论
• 3 关于蒙特卡罗模拟法
• 4 关于Microsoft Visual Basic 6.0的讨论
• 5 关于估测软件的开发
• 小结
• 1 本研究获得的主要成果
• 2 本研究的创新点与特色
• 3 本研究的尚在改进之处
• 4 下一步的工作计划
• 主要参考文献
• 致谢
• 附录