重新设计基因技术:努力降低成本,提高可及性

由密歇根州立大学遗传学家胡安·施泰贝尔、罗恩·贝茨和凯西·恩斯特开创的新技术将使育种者更好地了解他们动物的遗传,并提高育种计划的效率。

胡安·施泰贝尔(Juan Steibel)在参加一个关于利用SNP芯片研究人类的研讨会时开始研究SNP芯片技术。

在世界范围内,猪肉是消费最广泛的肉类;在美国,它是第三大最受欢迎的。*根据2012年美国农业普查数据,仅在密歇根州,猪肉产业的价值就超过3.62亿美元。bob体育合法吗在北美300年的历史中,猪肉生产商不断努力提高他们的能力,通过改善喂养、住房、健康和传统育种方法来满足这一巨大的全球需求。

猪在1万多年前首次被人类驯化,现在猪的育种开始蓬勃发展,这在一定程度上要归功于开发低成本工具来分析动物基因组的研究。bob体育登录由密歇根州立大学首创的新科技(BOB体育密歇根州立大学AgBioRebob体育登录search遗传学家胡安Steibel罗恩贝茨而且凯西恩斯特将使育种者更好地了解他们的动物的遗传,并提高他们育种计划的效率。

在过去的六年里,Steibel -一个副教授密歇根州立大学他和合作者一直在开发一种经济有效的工具来分析猪遗传密码中被称为单核苷酸多态性(SNPs)的特定元素。他们将血液或头发等遗传物质样本插入称为SNP芯片的设备中。然后探针用荧光技术瞄准每个SNP。探针发出不同的颜色,表示存在哪些SNPs,因此用户可以完全描述单个猪的整个基因型。

“这很像你在犯罪现场调查(电视)节目中看到的东西,”Steibel解释说。“你必须非常小心地处理样本,以确保DNA质量。”

将SNP芯片应用于整个猪群,如农场牧群,使育种人员能够预测猪的遗传价值(理想性状的数量),并极大地提高育种效率。

Steibel说:“SNP芯片使育种者和生产者对他们的猪进行基因组分析变得更便宜、更容易。”“他们将能够培育出更好、更多产的猪,而且速度更快。”

大多数哺乳动物基因组包含500万到1000万个SNPs。然而,其中许多基因是多余的,携带着几乎相同的遗传信息。这意味着SNP芯片只需要针对相对少量的SNP就可以获得相同级别的信息。诀窍在于找到正确的。

猪大多数SNP芯片都是高密度的,这意味着它们针对超过5万个SNP来产生完整的猪基因组。虽然有效,但对于育种者来说,这些设备通常太昂贵,无法用于大量的动物。这限制了数据集的大小,因此,它在创建育种策略中的有用性。Steibel希望通过改进技术和生产低密度SNP芯片来改变这一现状,这种芯片可以以显著降低的成本产生相同质量的信息。

Steibel说:“有了高密度芯片,你可以对一头猪进行基因型检测,但要想在商业规模上发挥作用,必须对数千头猪进行基因型检测。”“使用低密度芯片,我们可以将猪的基因分型数量增加一倍以上。关键在于设计一种低密度芯片,使信息损失最小化。”

经过多年的广泛测试,Steibel的团队发现了一系列的10,000个snp,可以预测剩下的40,000个snp。

“这是一个简单的概念,但在计算上要求很高,”Steibel解释说。“想象一下,一组5万个snp,每个snp都是两个字母的组合,应用于1万头猪。你最终会得到一个大的数据矩阵,我们必须分析并试图理解,寻找遗传模式。我们必须这样做数千次,才能找到哪些snp是最好的,可以作为其他snp的预测指标。”

这项技术的广泛应用将提高美国猪肉生产商利用基因组育种最新进展的能力。通过使用SNP芯片来选择最有前途的小动物,行业生产者将能够加速其畜群的遗传进程,并在更短的时间内生产出质量更好的动物。

“我们将在未来四五年开始看到这一点,”Steibel说。“从长远来看,我认为这将为研究目前难以改善的遗传特征打开大门,比如抗病性和行为。”

Steibel的下一阶段工作包括使用芯片来预测国家养猪登记处将用于育种的猪的遗传价值。

Steibel说:“国家养猪登记处不生产我们吃的猪,但他们生产了一些我们吃的猪的父母。”“在那里找到优质动物是最重要的,因为它们的特征会被后代遗传,并最终影响我们的饮食。”

*来源:美国部门bob体育合法吗农业。

参见AgBioResearch年度报告中的其他文章。bob体育登录

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