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种质资源筛选背景介绍

种质资源是作物育种创新与种业高质量发展的核心战略资源。传统种质评价依赖表型鉴定,易受环境影响,存在遗传背景解析不清、群体分类不准、亲缘关系模糊、优异资源挖掘效率低等问题,难以满足现代精准育种与种质保护需求。

依托高通量测序、SNP 分子标记及自研育种芯片技术,中玉金标记构建标准化种质资源筛选体系,可精准解析种质遗传多样性、群体结构与亲缘关系,高效筛选核心种质,实现种质资源的科学保护、精准鉴定与高效利用,为分子育种创新与种业提质增效提供有力支撑。


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产品应用

结合种质资源保护、科研育种、品种管理等多场景需求,本方案可落地应用于全产业链环节,核心应用方向如下:

1、群体遗传背景解析与保种指导

全面剖析各类种质群体的遗传构成、种群分化特征,量化群体遗传多样性水平,精准区分不同类群种质,为种质资源分类保存、异地保种、活体库管理提供量化数据支撑,规范保种流程,提升种质资源长期保存质量。

2、核心种质资源精准筛选

基于全基因组分子标记数据,从海量原始种质中筛选可完整保留整体遗传多样性的核心种质,大幅缩减育种候选样本数量,剔除冗余材料,聚焦优异遗传资源,有效提升品种选育、基因挖掘、性状研究的工作效率。

3、群体划分与系谱完善

结合遗传相似性、亲缘关系分析结果,完成杂种优势群划分、自然群体 / 人工分离群体分类、育种家系谱梳理与家系划分;针对无明确系谱的种质材料开展父本溯源、亲缘关系推定,补全种质系谱信息,规范种质档案管理。

4、分子育种配套应用

支撑遗传图谱构建、QTL 定位、全基因组关联分析(GWAS)、BSA 性状分析等科研工作;服务分子标记辅助育种、全基因组选择育种,辅助育种亲本选配,挖掘携带抗病、抗逆、优质、高产等优良性状的特色种质资源。

5、品种确权与资源管控

结合品种确权核心标记位点,开展种质真实性鉴定、品种 DNA 指纹图谱构建,区分近缘品种、派生品种,防范种质混杂、品种侵权行为,保护自主知识产权与优质种质资源。

技术路线
  • 原始数据获取与预处理
    完成样本 DNA 提取、质检,通过选定的测序 / 芯片平台产出原始测序数据与分型数据。
  • SNP 变异检测与质控过滤
    比对参考基因组,识别全基因组范围内 SNP 变异位点;按照缺失率、杂合率、最小等位基因频率(MAF)等指标严格过滤变异位点,剔除无效、低质量标记,获得高可信度 SNP 数据集。
  • 多维度群体遗传分析
    基于合格 SNP 标记,同步开展群体遗传结构分析、遗传多样性分析、ROH 长纯合片段分析,计算多态信息含量、Nei 氏杂合度、核苷酸多样性、近交系数等核心遗传参数;配套构建系统进化树、开展主成分分析(PCA)、群体结构聚类分析。
  • 亲缘关系分析
    采用 IBS(状态同源)分析算法,计算样本间遗传相似系数,量化种质两两之间的亲缘远近,完成亲缘关系鉴定、亲本溯源。
  • 核心种质定向筛选
    运用 Corehunter 专业算法,结合遗传多样性、位点覆盖度、样本代表性等指标,从原始群体中筛选最优核心种质组合。
  • 数据分析报告输出
    整合所有分析结果、图表、参数及结论,形成标准化可视化报告,配套原始数据、中间分析文件,交付完整成果。
技术策略
  • 主流测序

    全基因组重测序(WGS)

    适用于高精度遗传分析、新基因挖掘场景,常规基因组推荐测序深度10X;针对超大基因组作物,可适度降低测序深度,实现全基因组 SNP 全覆盖检测。

    简化基因组测序(GBS)

    高性价比群体分析方案,测序数据量依据作物参考基因组大小设定,标准推荐10WTags/G,超大基因组可酌情下调 Tag 数量,兼顾检测成本与标记密度。

  • 分型策略

    低深度重测序

    专为千份以上超大样本群体设计,单样本测序深度不低于1X,单样本原始数据量≥1G;支持利用高深度测序数据进行基因型填充,适配大规模种质批量筛查。

    液相基因芯片分型

    主推泛性状专用育种芯片(如玉米 48K 液相芯片等),标记位点经过数万份种质验证,全基因组分布均匀,包含大量功能标记与品种确权位点,检测稳定性强、通量高、成本可控,是作物种质分析的主流优选方案中玉金标记(北京)生物技术股份有限公司

结果展示

1、SNP 变异检测结果

统计全基因组 SNP 总数量、位点分布(染色体分布、基因区 / 非基因区分布)、SNP 突变类型;

展示标记质控前后位点对比、位点缺失率、多态性分布统计表格;

输出染色体 SNP 密度分布图、有效标记位点分布图,直观呈现标记在基因组上的覆盖情况。

2、群体遗传结构分析

群体结构柱状图:展示不同种质样本的祖先组分占比,划分遗传类群,识别混合血统、种质混杂材料,判断群体分化程度;

主成分分析(PCA)散点图:基于遗传变异将样本降维聚类,样本距离越近代表遗传背景越相似,清晰区分不同遗传类群,直观反映群体分群特征;

系统进化树:以树形结构呈现所有种质的聚类关系,梳理种质演化脉络与类群归属,辅助家系划分。

3、群体遗传多样性分析

量化指标表格:统一展示各群体 / 类群的核苷酸多样性、Nei 杂合度、多态信息含量、近交系数等关键参数,评估群体遗传丰富度与近交程度;

ROH 长纯合片段分析图:统计不同样本纯合片段长度、数量,分析种质近交衰退、种质驯化程度,为保种和群体改良提供依据;

多样性分组对比图:不同地理来源、品系类型的种质群体多样性横向对比,挖掘高遗传多样性优势群体。

4、亲缘关系分析

亲缘关系热图:以颜色梯度展示样本间 IBS 遗传相似系数,颜色越深代表亲缘关系越近,快速定位近缘种质、姊妹系、亲本子代材料;

亲缘关系统计表格:批量输出两两样本遗传相似系数,用于父本推测、系谱校正、材料溯源;

结合进化树、群体结构结果,综合判定种质亲缘梯队,为育种亲本组合选配提供数据参考。