Cros D, Sánchez L, Cochard B, et al (2014) Estimation of genealogical coancestry in plant species using a pedigree reconstruction algorithm and application to an oil palm breeding population. Theor Appl Genet 127:981–994. doi: 10.1007/s00122-014-2273-3

關(guān)鍵信息：通過(guò)模擬退火顯性譜系重建提供了植物物種中的系譜共生的可靠估計(jì)，特別是當(dāng)自交率低于0.6，使用實(shí)際數(shù)量的標(biāo)記。家譜共生信息在植物育種中至關(guān)重要，可以估計(jì)遺傳參數(shù)和育種價(jià)值。 Fernández和Toro（Mol Ecol 15：1657-1667,2006）從分子數(shù)據(jù)通過(guò)譜系重建估計(jì)譜系結(jié)構(gòu)的方法僅限于具有單獨(dú)性別的物種。在這項(xiàng)研究中，它擴(kuò)展到植物，允許雌雄同體和單性，可能的自我。此外，還考慮了人口統(tǒng)計(jì)歷史方面的一些改進(jìn)。新方法使用模擬和實(shí)際數(shù)據(jù)集驗(yàn)證。模擬表明，30個(gè)微衛(wèi)星的估計(jì)精度很高，自交率低于0.6的結(jié)果最好。在這些條件下，真實(shí)和估計(jì)的家譜共生之間的均方根誤差（RMSE）很?。?lt;0.07），盡管祖先的數(shù)量被高估，自交率可能有偏差。模擬還顯示標(biāo)記之間的連鎖不平衡和從創(chuàng)始人群體的Hardy-Weinberg平衡的偏離不影響該方法的效率。實(shí)際油棕櫚數(shù)據(jù)證實(shí)了模擬結(jié)果，真實(shí)和估計(jì)的家譜共生（> 0.9）和低RMSE（<0.08）之間高的相關(guān)性使用38標(biāo)記。該方法適用于熟食數(shù)據(jù)稀缺的熟食油棕櫚種群。使用100個(gè)標(biāo)記，估計(jì)的族譜庫(kù)與使用分子系數(shù)的高度相關(guān)（> 0.9）。重建的系譜用于估計(jì)有效群體大小?？偠灾?，這種方法給出了可靠的系譜結(jié)構(gòu)估計(jì)。該策略在軟件MOLCOANC 3.0中實(shí)現(xiàn)。

介紹
對(duì)植物種群中個(gè)體之間遺傳關(guān)系的了解對(duì)育種具有重要意義，因?yàn)樗试S估計(jì)遺傳參數(shù)（遺傳和遺傳相關(guān)性），育種值和有效群體大小。此外，需要這種信息來(lái)通過(guò)控制全球共同體來(lái)減少近親繁殖和多樣性損失的增加。這些值通常從家譜信息獲得。然而，植物物種的育種種群的系譜可能完全或至少部分地由于各種原因是未知的。許多植物物種的育種包括不受控制的開放授粉或用花粉混合物控制的聚合，例如進(jìn)行開放授粉或多交后代測(cè)試，如在飼料作物和林木中。缺失的譜系信息也可能是由于存在用于記錄譜系的截止日期（即，譜系記錄不是從不相關(guān)的創(chuàng)始者個(gè)體開始）和長(zhǎng)育種周期。此外，育種程序包括許多易出錯(cuò)的步驟，包括授粉，種子準(zhǔn)備，發(fā)芽，種植等。即使對(duì)于明確鑒定的親本之間的受控雜交，也可能發(fā)生錯(cuò)誤，導(dǎo)致幼蟲后代（一個(gè)或兩個(gè)親本實(shí)際上未知）或污染（一些非法的個(gè)人在進(jìn)程中）。這已經(jīng)報(bào)道了很多次，例如在甘蔗（McIntyre和Jackson 2001），油棕（Corley 2005），道格拉斯冷杉和火炬松（Adams等1988）。此外，未知來(lái)源的個(gè)體可以進(jìn)入育種群體，例如當(dāng)來(lái)自另一育種程序時(shí)。
完全缺少譜系信息，小深度譜系或錯(cuò)誤的譜系對(duì)育種程序有負(fù)面影響，通常是由于遺傳參數(shù)和育種價(jià)值的錯(cuò)誤估計(jì)。在diallel進(jìn)程試驗(yàn)中，愛立信（1999）顯示，0.5％的樹種具有錯(cuò)誤的譜系，足以向下偏移加性方差和遺傳力估計(jì)。 Atkin等人（2009）發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在分析中使用更多譜系信息時(shí)，加性方差分量和育種值的準(zhǔn)確度提高。在多克隆后代測(cè)試中，男性父母的未知相對(duì)貢獻(xiàn)可能是有害的（Kumar等人2007），并且重建雄性親本增加遺傳獲得（Doerksen和Herbinger 2010）。此外，假設(shè)新進(jìn)入育種群體的個(gè)體與主要種群無(wú)關(guān)，如果實(shí)際存在共同的祖先來(lái)源，可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的管理決策。因此，對(duì)于具有對(duì)植物物種的繁殖種群的系譜的良好了解具有實(shí)質(zhì)性的興趣。特別是，這將導(dǎo)致對(duì)家譜共生的可靠估計(jì)，從而導(dǎo)致更好的育種管理。 Fernández和Toro（2006）提出了一種方法（FT方法），通過(guò)構(gòu)建明確的虛擬譜系來(lái)估計(jì)當(dāng)代基因型個(gè)體之間的家譜共生。通過(guò)模擬退火算法（Kirkpatrick等人，1983），F(xiàn)T找到產(chǎn)生具有相對(duì)于實(shí)際分子共同體矩陣或任何其他提供的相關(guān)性矩陣的最高相關(guān)性的家譜共譜矩陣的譜系。換句話說(shuō)，F(xiàn)T將給定當(dāng)前群體內(nèi)的分子coancestries匹配到最可能的兼容系譜。幾個(gè)參數(shù)有助于減少參數(shù)解決方案的空間，并找到更接近真正的人類的解決方案，如以前離散代的數(shù)量重建，最大數(shù)量的公牛和水壩在前幾代，如果可用的話，已知的部分的血統(tǒng)。 FT相對(duì)于其他方法的優(yōu)點(diǎn)（參見Blouin 2003; Butler等人2004; Pemberton 2008 for reviews）是其不需要知道基本群體中的真正等位基因頻率（即，來(lái)自其中的基因型個(gè)體派生），并且基底群體中的Hardy-Weinberg和連鎖平衡不是必需的。此外，它可以管理個(gè)人之間的相關(guān)性的任何程度的復(fù)雜性，并始終提供一致的關(guān)系，導(dǎo)致積極確定的基于譜系的coancestry矩陣。這項(xiàng)研究的目標(biāo)是首先擴(kuò)大FT方法的能力，以使其適合植物物種，其次，演示這些新的能力與模擬和真正的植物種群。 FT被開發(fā)用于雌雄異株，即具有單獨(dú)性別的物種，特別是動(dòng)物。因此，在FT的模擬血統(tǒng)中作為節(jié)點(diǎn)的任何虛擬祖先是男性或女性，不能同時(shí)存在。因此，自交，這在許多植物物種和它們的繁殖的工具是可能的是不可能的。我們將FT方法擴(kuò)展到包括單系和雌雄同體，具有自交的可能性（即混合交配，其中一部分后代來(lái)自自體受精，剩余部分來(lái)自異交），當(dāng)混合交配是自然重現(xiàn)模式，或者因?yàn)檫@是人為強(qiáng)迫繁殖的目的。具有自交的第一代是用戶定義的參數(shù)，因此解釋了在特定時(shí)間進(jìn)入可以人工進(jìn)行自體受精的育種程序的自然交叉受精物種的可能性。 FT方法的另一個(gè)限制是虛擬群體的大小在世代之間是恒定的。為了考慮人口統(tǒng)計(jì)歷史的知識(shí)，我們使FT能夠通過(guò)世代考慮可變數(shù)量的祖先。從相關(guān)創(chuàng)始人開始的可能性也被實(shí)施，因?yàn)樗兄讷@得更適合真實(shí)數(shù)據(jù)的解決方案。為了演示新方法的能力（之后的FT *），我們使用來(lái)自兩個(gè)油棕（Elaeis guineensis）繁殖群體的混合交配物種和實(shí)際數(shù)據(jù)的模擬數(shù)據(jù)。關(guān)于模擬數(shù)據(jù)，我們?cè)u(píng)估了不同自交率，未知父母百分比和標(biāo)記數(shù)量對(duì)方法的準(zhǔn)確性的影響，以及偏離Hardy-Weinberg和連鎖平衡的理想情況的影響。實(shí)際數(shù)據(jù)涉及Yangambi（非洲）和Deli（亞洲）油棕種群，目前正在進(jìn)行重要的育種工作。 Yangamb人群用于驗(yàn)證FT *，因?yàn)檠y(tǒng)是眾所周知的創(chuàng)始人個(gè)人。對(duì)于Deli種群，譜系數(shù)據(jù)稀少，我們使用這個(gè)種群來(lái)說(shuō)明利用FT *進(jìn)行系譜重建的一個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用，通過(guò)由Gutiérrez等人開發(fā)的方法估計(jì)基于譜系的有效群體大小（Ne） 。 （2008,2009）和Cervantes et al。 （2011）。 Ne是油棕中感興趣的參數(shù)，沒有可用的估計(jì)值。這種物種是“暫時(shí)雌雄異育的”，在同一植物上的交替周期中產(chǎn)生雄性和雌性花序，導(dǎo)致同種異體繁殖模式。因此，自然不會(huì)發(fā)生在自然，但它已經(jīng)被育種者在其系譜的某一點(diǎn)使用。因此，人為自交事件的程度的推斷對(duì)于當(dāng)前的繁殖群體管理是重要的。將重建系譜獲得的Ne值與通過(guò)Hill（1981）和Waples（2006）方法獲得的Ne值進(jìn)行比較，該方法僅基于鏈接不平衡和獨(dú)立于譜系數(shù)據(jù)。