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.

使用兩種抽樣方法研究親子分配在組裝用于育種的結(jié)構(gòu)譜系中的優(yōu)點;即使用核和葉綠體微衛(wèi)星標記從具有已知親本（N = 74）的開放授粉的lodgepole松實驗群體中收集的家族陣列（已知的母體親本）和隨機后代（未知的母體和父親親本）。對代表家族陣列（n = 619）和隨機后代（n = 635）的等效樣品大小的后代進行基因分型，并分別進行部分和完全系譜重建。完全系譜重建組裝的實際上更大數(shù)量的全同胞家庭比部分（446對268）和有趣的是兩種方法檢測到等量的外部基因流向?qū)嶒炄丝?。隨機后代在產(chǎn)生更多全同胞家族中的隨機后代的優(yōu)越性歸因于其更好的父母群體的代表性，因為隨機抽樣包括來自大多數(shù)親本的后代與親本有限家族陣列相比。由于觀察到的優(yōu)點，完全系譜重建可以用作常規(guī)育種程序中通常需要的用于開發(fā)遺傳參數(shù)估計所需的結(jié)構(gòu)化譜系的育種階段的替代。

引言

林木育種是一個長期的努力，經(jīng)常采用輪回選擇方案[1]，數(shù)百家長通過在廣泛的地理區(qū)域（稱為繁殖區(qū)）[2]種植的幾千個后代的表現(xiàn)進行嚴格測試。用于正向選擇的親本排序通?；诤蟠男阅?，隨后為新一輪育種（交配，測試和選擇）或建立生產(chǎn)種群（aka，種子園）選擇精英基因型， [3]。育種和測試是樹木育種的最昂貴和最耗時的方面。育種是根據(jù)已建立的交配設(shè)計之一完成的：結(jié)構(gòu)化;系譜（半和全同胞家系）需要的遺傳參數(shù)（例如，性狀遺傳和相關(guān)性，父母和后代的育種值）估計[4 ]。結(jié)構(gòu)化血統(tǒng)的創(chuàng)造是一個細致的工作，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。育種階段的完成通常由于育種親本的生育力和物候差異而延遲[5]。所得到的后代的真實性影響所產(chǎn)生的遺傳參數(shù)的準確性，并最終影響所獲得的遺傳增益;不幸的是，這個過程永遠不會出錯[6,7]。

林木育種者試圖通過使用風(fēng)/自由授粉的家庭[8,9]來簡化育種，并且經(jīng)常將他們作為半同胞家庭處理，因為母親父母是已知的，并且假定后代是由大量雄性捐助者然而，在這些：半同胞家庭中擁有全同胞或自我的可能性很高。因此，將風(fēng)/自花授粉家族作為半同胞處理導(dǎo)致過度充氣的加性遺傳方差估計，隨后育種值和遺傳力，導(dǎo)致父母（種子供體）的不準確等級[10-12]。可靠的，信息豐富的分子標記結(jié)合親子分配方法[13]創(chuàng)造了一個機會，可以有效地消除樹育種的育種階段。 Lambeth，et al。 [14]是第一個利用這種發(fā)展和使用父親轉(zhuǎn)讓解開父親父母在polymix育種框架。這種方法進一步擴展和：沒有育種的育種;概念發(fā)展[15-18]，并提供了一個可行的選擇育種階段避免樹種育種計劃。
在這里我們測試兩個結(jié)構(gòu)化血統(tǒng)組裝的抽樣方法;即部分和全譜重建使用相等的樣本大小從74父母lodgepole松樹父母人口。部分和全譜重建由家族陣列（從親本種子供體的子集產(chǎn)生的個體）和隨機抽樣（從代表整個親本種群的繁殖產(chǎn)量的幼苗群體中抽取的個體）表示。譜系重建基于使用基因組和葉綠體DNA微衛(wèi)星標記。

討論

林木育種者利用交配設(shè)計來創(chuàng)建：結(jié)構(gòu)化的譜系，用于估計優(yōu)良基因型鑒定所需的遺傳參數(shù)，以及它們對育種或種子生產(chǎn)（種子園）的選擇[2]。樹育種程序通常擁有大量的父母，因此，不管使用哪種交配設(shè)計;需要大量的受控交叉。受控雜交本身的物理任務(wù)常常受到親本繁殖力和繁殖物候變化的阻礙，因此在大多數(shù)情況下，這個階段完成需要多年，甚至在完成后，錯誤的親本真實性也是常見的[6,7]。部分或完全避免對結(jié)構(gòu)化譜系形成使用受控雜交將是樹育種計劃的有利發(fā)展。 DNA指紋圖譜和系譜重建的組合使用提供了繞過育種階段的機會，并且：可以組裝結(jié)構(gòu)化譜系來進行定量遺傳學(xué)分析。應(yīng)當指出，來自系譜重建的所得結(jié)構(gòu)化譜系經(jīng)常是不平衡的，有利于更多的子代父母，并且極大地受到來自外部不期望來源（即，浪費的基因分型努力）的基因流程的影響（圖1和圖2）。然而，利用定量遺傳學(xué)·算法如ASReml [26]及其多功能性來處理非常大，多代，和靜態(tài)和遺傳上不平衡的數(shù)據(jù)集使得這些分析變得可行，并且具有平衡譜系或統(tǒng)計設(shè)計的限制變得不必要。 El-Kassaby等人清楚地證明了這一點。 [16]提出了一個不平衡結(jié)構(gòu)血統(tǒng)的分析，包括不同樣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這樣的情況，其中來自已知母親但未知父親（即，由基因流發(fā)出的那些）的后代可以有效地用于增加估計的遺傳參數(shù)的精度，因此概念：浪費;指紋識別努力得到糾正。
從圖1和圖2可以看出系譜重建的部分或全部重要性的優(yōu)點。如果使用斷開的diallel交配設(shè)計來為本研究中使用的74個親本創(chuàng)建雜交，則需要至少12個6個親本的diallel單位并將創(chuàng)建總共180個十字。系列陣列和隨機抽樣分別產(chǎn)生了268和446個十字，超過了斷開的diallel交配設(shè)計，而沒有做一個單一的交叉。所得到的十字架提供了比來自不連接的撥號配合設(shè)計的更多的配合組合，因此消除了這種設(shè)計的采樣注意事項，其中十字限制在撥盤單元內(nèi)而不在十字架單元內(nèi)。應(yīng)當指出，單獨的核SSR標記的使用足以構(gòu)建部分系譜重建中得到的雜交，因為后代是從已知的母體親本收集的，因此親本的推斷限于父系組分。另一方面，大批種子樣品中父本親本的身份需要補充一組額外的單親遺傳標記，因此使用cpDNA標記分離具有相似核基因型的雄性[27-29]。
譜系重建已廣泛用于評估雄性和雌性生育力變化以及種子果園種群中的自交和基因流速[22,30-34]。使用譜系重建作為育種的平臺首先由El-Kassaby等人提出。 [15]，其理論基礎(chǔ)由El-Kassaby和Lstib？rek [34]使用道格拉斯 - 冷杉回顧性研究進行了說明，并進一步證明了使用組合全同胞和組合的全同胞檢測和選擇精英基因型的途徑來自西部落葉松實驗種群的風(fēng)傳播的半同胞家系[16]。然而，應(yīng)該指出，Lambeth等人的工作[14]的啟發(fā)，因為它表明了家譜重建的力量，確定通過多交配交配設(shè)計產(chǎn)生的雜交的男性父母（花粉由幾個男性父母的混合物組成，因此親緣關(guān)系是未知的，并且得到的家庭被認為是半同胞）并因此將一組半同胞轉(zhuǎn)換為全同胞家族。譜系重建作為對育種的輔助已經(jīng)獲得了動力，并且已經(jīng)記錄了對桉樹[35]，松屬[36]，北方冬青[37]和云杉[38]的一些回顧性研究?？傊谀壳暗难芯拷Y(jié)果，我們建議使用完全譜系重建使用具有未知父親和母親親子關(guān)系的個體，以使群體成員中的自然存在的雜交的后組合，導(dǎo)致交配設(shè)計的創(chuàng)建否則只能通過具有極高成本和勞動力的受控授粉才能實現(xiàn)的程度。