一种基于先验知识的作物种质资源评价方法及系统与流程

本申请涉及作物种质资源评价，特别是涉及一种基于先验知识的作物种质资源评价方法及系统。

背景技术：

1、育种业迫切需要遗传背景清楚、育种性状突出、综合评价结果可靠的遗传资源以开展符合市场需求的品种改良。因此，研究种质资源评价技术，挖掘具有重要应用价值的种质资源并共享利用是当前资源研究的重点工作。

2、对于种质资源研究来说，表型性状是人类驯化和利用作物种质资源的关键所在，由基因型和环境共同决定；基因型是资源价值的直接载体，鉴定资源基因型对表型性状的贡献大小是评价种质资源潜力的关键所在。长期以来，以表型鉴定为主要方式的种质资源评价工作发掘了一批可供利用的优异资源，但传统的鉴评技术仍然存在周期长、难度大、通量低等突出问题。因此，如何高效快速地评价种质资源表型性状得分，提高种质资源表型性状鉴定效率，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种基于先验知识的作物种质资源评价方法及系统，可快速高效地实现作物种质资源表型性状评价的效率。

2、为实现上述目的，本申请提供了如下方案：

3、第一方面，本申请提供了一种基于先验知识的作物种质资源评价方法，包括以下步骤：

4、采集待测种质资源的基因组数据；待测种质资源的基因组数据包括各基因位点的基因数据。

5、对待测种质资源的基因组数据进行变异检测，得到待测种质资源的全基因组遗传变异信息。

6、根据全基因组遗传变异信息和作物性状变异先验知识库，确定待测种质资源的各表型性状的变异评分；作物性状变异先验知识库包括同类种质资源的基因组数据中，对不同表型性状的变异起决定性作用的各基因位点的权重。

7、基于待测种质资源的各表型性状的变异评分，确定待测种质资源的综合变异评分。

8、可选地，利用重测序、靶向测序或基因芯片中的任意一种方法，采集待测种质资源的基因组数据。

9、可选地，通过以下步骤构建作物性状变异先验知识库：

10、获取若干个已知种质资源的基因组数据；若干个已知种质资源与待测种质资源为同类种质资源。

11、根据若干个已知种质资源的基因组数据，分析确定对不同表型性状的变异起决定性作用的基因位点，得到各表型性状的变异位点集。

12、针对任一表型性状的变异位点集中的任一基因位点，根据基因位点对表型性状的变异效应大小，确定基因位点的权重。

13、根据各基因位点的权重，构建得到作物性状变异先验知识库。

14、可选地，根据全基因组遗传变异信息和作物性状变异先验知识库，确定待测种质资源的各表型性状的变异评分，具体包括以下步骤：

15、针对任一表型性状，根据表型性状的变异位点集，在全基因组遗传变异信息中提取对应基因位点的变异数据。

16、针对表型性状的变异位点集中的任一基因位点，根据基因位点的变异数据，确定基因位点的变异效应类型；变异效应类型包括有利等位变异和其他等位变异。

17、根据各基因位点的变异效应类型，分别对各基因位点进行计分，得到各基因位点的得分。

18、根据表型性状的各基因位点的得分和各基因位点的权重，计算得到表型性状的变异评分。

19、可选地，根据下式计算表型性状的变异评分：

20、

21、其中，s为单个表型性状的变异评分，m为表型性状的变异位点集中基因位点的个数，k为表型性状的变异位点集中基因位点的标号，ak为第k个基因位点的得分，wk为第k个基因位点的权重。

22、可选地，根据各基因位点的变异效应类型，分别对各基因位点进行计分，得到各基因位点的得分，具体包括以下步骤：

23、针对任一基因位点，若基因位点的变异效应类型为有利等位变异，则对基因位点计分为1，否则对基因位点计分为0。

24、可选地，表型性状包括株型、产量、品质、抗病虫性、耐逆性。

25、可选地，基于先验知识的作物种质资源评价方法还包括以下步骤：

26、基于待测种质资源的各表型性状的变异评分，绘制作物种质资源评价结果图并进行可视化展示。

27、可选地，基于待测种质资源的各表型性状的变异评分，确定待测种质资源的综合变异评分，具体包括：对待测种质资源的各表型性状的变异评分求平均值，确定待测种质资源的综合变异评分。

28、第二方面，本申请提供了一种基于先验知识的作物种质资源评价系统，包括以下模块：

29、基因组数据获取模块，用于采集待测种质资源的基因组数据；所述待测种质资源的基因组数据包括各基因位点的基因数据；

30、基因组数据变异检测模块，用于对所述待测种质资源的基因组数据进行变异检测，得到所述待测种质资源的全基因组遗传变异信息；

31、表型性状评分模块，用于根据所述全基因组遗传变异信息和作物性状变异先验知识库，确定各表型性状的变异评分；所述作物性状变异先验知识库包括同类种质资源的基因组数据中，对不同表型性状的变异起决定性作用的各基因位点的权重；

32、综合变异评分模块，用于基于各表型性状的变异评分，确定所述待测种质资源的综合变异评分。

33、根据本申请提供的具体实施例，本申请公开了以下技术效果：

34、本申请提供了一种基于先验知识的作物种质资源评价方法及系统，方法包括：采集待测种质资源的基因组数据并对其进行变异检测，得到待测种质资源的全基因组遗传变异信息；根据全基因组遗传变异信息和作物性状变异先验知识库，确定待测种质资源的各表型性状的变异评分，从而基于待测种质资源的各表型性状的变异评分，确定待测种质资源的综合变异评分。本申请方法能够根据待测种质资源的基因型数据快速评价其表型性状得分，并结合各个表型性状得分计算综合评分，应用于农作物种质资源评价领域，可极大程度地提高种质资源表型性状评价效率，节约评价成本，从而更好实现种质资源的高效发掘和利用。

技术特征：

1.一种基于先验知识的作物种质资源评价方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于先验知识的作物种质资源评价方法，其特征在于，利用重测序、靶向测序或基因芯片中的任意一种方法，采集待测种质资源的基因组数据。

3.根据权利要求1所述的基于先验知识的作物种质资源评价方法，其特征在于，通过以下步骤构建作物性状变异先验知识库：

4.根据权利要求3所述的基于先验知识的作物种质资源评价方法，其特征在于，根据所述全基因组遗传变异信息和作物性状变异先验知识库，确定所述待测种质资源的各表型性状的变异评分，具体包括：

5.根据权利要求4所述的基于先验知识的作物种质资源评价方法，其特征在于，根据下式计算表型性状的变异评分：

6.根据权利要求4所述的基于先验知识的作物种质资源评价方法，其特征在于，根据各基因位点的变异效应类型，分别对各基因位点进行计分，得到各基因位点的得分，具体包括：

7.根据权利要求1所述的基于先验知识的作物种质资源评价方法，其特征在于，所述表型性状包括株型、产量、品质、抗病虫性、耐逆性。

8.根据权利要求1所述的基于先验知识的作物种质资源评价方法，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求1所述的基于先验知识的作物种质资源评价方法，其特征在于，基于所述待测种质资源的各表型性状的变异评分，确定所述待测种质资源的综合变异评分，具体包括：对所述待测种质资源的各表型性状的变异评分求平均值，确定所述待测种质资源的综合变异评分。

10.一种基于先验知识的作物种质资源评价系统，其特征在于，包括：

技术总结
本申请公开了一种基于先验知识的作物种质资源评价方法及系统，涉及作物种质资源评价技术领域，该方法包括：采集待测种质资源的基因组数据并对其进行变异检测，得到待测种质资源的全基因组遗传变异信息；根据全基因组遗传变异信息和作物性状变异先验知识库，确定待测种质资源的各表型性状的变异评分，从而基于待测种质资源的各表型性状的变异评分，确定待测种质资源的综合变异评分。本申请方法能够根据待测种质资源的基因型数据快速评价其表型性状得分，并结合各个表型性状得分计算综合评分，应用于农作物种质资源评价领域，可极大程度地提高种质资源表型性状评价效率，节约评价成本，从而更好实现种质资源的高效发掘和利用。

技术研发人员：章孟臣,杨窑龙,魏兴华,张媛媛,徐群,冯跃
受保护的技术使用者：中国水稻研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5