Karaket T, Poompuang S (2012) CERVUS vs. COLONY for successful parentage and sibship determinations in freshwater prawn Macrobrachium rosenbergii de Man. Aquaculture 324–325:307–311. doi: 10.1016/j.aquaculture.2011.10.045

罗森伯格淡水对虾成功亲子关系和亲子关系测定的CERVUS与COLONY比较

摘要

本研究评估了10个微卫星基因座和两个流行的计算机程序在罗森博吉淡水对虾商业品系中的亲子鉴定特性。我们有兴趣确定在基因分型成本和测试能力之间进行优化所需的标记数量。9个基因座提供了信息，平均预期杂合度为0.80，PIC评分为0.76。在9个基因座检测到无效等位基因（<0.05）的低频率和非显著频率。在CERVUS项目中实施的模拟用于确定最大化分配成功所需的信息性位点的数量。采用两种对比法、双亲似然比较法和群体程序全谱似然法对21个全同胞家系和2个半同胞家系的分配精度进行了测定。当基因分型误差设为0.05时，使用4个高度信息性位点就足以解决群体的遗传结构问题，而7个位点则需要获得94个？9%正确分配CERVUS。当输入错误率增加到0.2时，COLONY只需要四个基因座就可以将亲子关系分配到85？0%的后代，而乌鸦需要5到7个基因座才能获得相似的分配比例。结果表明，这套微卫星与群体结合使用，将是一种有效的亲子鉴定、亲代鉴定、家系性能检测和遗传参数估计的工具。

1。介绍

水生动物的选择性繁殖项目通常包括在单独的水池或池塘中饲养大量的家庭，直到后代足够大，能够标记和储存在一起。然而，家庭的单独饲养会增加家庭之间的环境差异，这可能会与遗传效应混淆（Falconer和Mackay，1996），除非使用全同胞和半同胞或其他高度互联的设计，这在水产养殖中通常是不可行的。微卫星DNA技术提供了识别储存在同一个水箱或池塘中的动物的工具。在鱼类和贝类的许多选择性育种项目中都有应用报道。
亲子关系分析是一种利用遗传信息和统计方法确定个体或群体父母的方法（Manel等人，2005年）。传统的分配方法是基于排除概率，除了一对候选亲本之外，其他所有的都可以根据特定后代的多基因型排除。然而，排除方法的弱点在于基因分型错误和无效等位基因可能导致错误排除（Jones和Ardren，2003年）。在某些情况下，当不排除多对父对象时，基于排除的方法不可能解析父对象（Hedrick，2005）。然而，一些排除程序可以处理基因分型错误和突变，并使用个体基因型之间的距离在多个亲子关系的情况下分配亲子关系（Carvajal Rodr韌uez，2007）。开发了基于成对似然的方法，将子代分配给具有最高对数似然比或LOD分数的非排除父代或父代（Marshall等人，1998年）。或者，Wang和Santure（2009）利用全谱系似然法同时推断个体间的亲子关系和亲子关系，具有复杂的交配系统。
罗氏沼虾是印度、中国和东南亚重要的水产养殖品种之一。2008年，泰国是仅次于中国的第二大淡水对虾生产国，产量达28500吨（粮农组织，2010年）。尽管全球对淡水对虾产品的需求不断增加，但该行业的潜在增长受到生产水平低的限制（Chareontawee等人，2007年）。与家养鱼类相比，对虾菌株的遗传改良仍处于早期阶段（Kitcharonen等人，2010年；Thanh等人，2010a，2010b）。最近，Thanh等人（2010a，2010b）记录了在越南选择和杂交以获得增长的巨型淡水对虾的潜力。只有少数转基因对虾品种被开发用于泰国的商业用途（Chareontawee等人，2007年；Karaket等人，2011年）。
本文对一个大型淡水对虾商业品系10个微卫星基因座的遗传特性进行了研究。这些微卫星先前是为淡水对虾开发的（Chareontawee等人，2006年）。使用两种对比分配方法，一种成对似然比较法（Kalinowski等人，2007年；Marshall等人，1998年）和一种全系谱似然法（Jones和Wang，2010年；Wang和Santure，2009年）在21个完全SIB和两个半SIB家庭中确定了分配的准确性。我们的兴趣是确定优化基因分型成本和分配方法有效性之间权衡的标记数量。

2.1。家系材料

这项实验是在纳科恩帕索姆省卡塞撒特大学的Kampoengsaen渔业研究站进行的。用一个商品品系（CPF）的Brood stock 培育21个全同胞家系和2个半同胞家系。交配后，受孕个体被移走并放入单独的100L产卵池中。在48小时内获得无节幼体，并进行25天的护理。这些家族被用来验证已知父母和后代基因型的父母分配。

2.3。模拟和亲子关系分析

利用计算机程序cervus 3.0（kalinowski等人2007年；Marshall等人，1998年）。估计的零等位基因频率>0.05被认为是显著的。Genepop4.0（Raymond和Rousset，1995）被用来测试是否偏离了Hardy-Weinberg的预期，以及成对基因座之间的遗传连锁不平衡。
我们使用两个计算机程序进行父母关系分析，CERVUS 3.0和最近开发的COLONY 2（Jones和Wang，2010年）。CERVUS根据成对似然比较方法将子代分配给父代。该程序为每个子代的每个候选父母生成逐位点似然得分，并将亲子关系分配给LOD得分最高的候选父母。与CERVUS相比，COLONY利用个体的多基因型和全谱系似然法推断个体的亲子关系。该程序将一个个体样本分为三个子样本：子样本、候选父亲样本和候选母亲样本，并将三个子样本中的个体分配给家庭集群。一个集群中的个体被假定为全同胞或半同胞，而集群之间的个体是不相关的。因此，可以生成大量的潜在集群。该程序的算法计算出初始聚类中谱系关系的可能性，并与新谱系以最大可能性搜索最佳聚类的可能性进行比较（Jones和Wang，2010年；Wang，2004年；Wang和Santure，2009年）。
CERVUS内的模拟程序用于从45个父母的等位基因频率中生成10000个后代和候选父母的基因型，并在95%置信水平下获得显著的LOD评分（Marshall等人，1998年）。模拟中测试的家庭数量为10到1000个，假设每个家庭由一个男性和一个女性组成。为了尽可能降低基因分型的成本，我们进行了模拟，以确定获得给定水平的分配成功所需的信息性位点的数量。选择具有最高pic分数的基因座并按顺序添加到集合中。为了确定基因分型错误或突变对亲子关系推断的影响，将错误率设置为1%和5%。
对21个全同胞和2个半同胞家庭的实际子女进行亲子鉴定。收集和分析230个后代（每个家族10个）的基因型数据，实验人员知道父母的信息，但程序中未指明。亲本鉴定的准确性是通过比较观察到的CERVUS分配成功率或群体中最佳亲本关系与淡水对虾孵化种群已知亲本信息来确定的。为了进一步比较两种方法在高频率出现分型错误时的准确性和稳健性，我们在每个位点引入了0.1、0.15和0.20的故意基因分型错误，以标记23个家族的数据，并比较了个体的分配精度。

综上所述，先前为罗森博吉先生开发的一套微卫星已被证明是淡水对虾繁殖群体亲子关系分析的有效工具。这项研究表明，在这一淡水对虾驯化种群中，CERVUS and COLONY都能很好地推断系谱关系，COLONY在标记的准确度和经济使用上都显示出明显的优势。