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R (프로그래밍 언어) GenomicMating #
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개요 #

GenomicMating은 개체의 표현형 향상 뿐만 아니라 유전적 다양성 유지 및 근친교배를 방지할 수 있는 최적의 짝을 찾아주는 R package이다. Efficient Breeding by Genomic Mating (Sánchez et al., 2016)

구성 #

GenomicMating은 다음과 같은 2개의 함수로 이루어져 있다.

Amat.pieces #

  • Van Ragen(2008)의 공식을 이용하여 genomic relationship matrix를 계산한다.
  • Major input: 행이 개체고 열이 마커로 구성되며 마커 스코어가 0,1,2인 마커 매트릭스.
  • output: genomic relationshiop matrix

getGaSolutions #

  • Major inputs:
    • 위에서 쓰인 마커 매트릭스지만 0,1,2가 아닌 -1, 0, 1로 구성된 매트릭스
    • Amat.pieces의 결과 (genomic relationsip matrix)
    • markereffect
  • output:
    • 매치된 결과 리스트
    • 매치기준 값

사용법(demo) #

library(GenomicMating)

N=50
nmarkers=500
Markers<-c()
for (i in 1:N){
  Markers<-rbind(Markers,sample(-1:1,nmarkers, replace=TRUE))
}
markereffects<-rep(0,nmarkers)
markereffects[sample(1:nmarkers,nmarkers/2)]<-rnorm(nmarkers/2)
Markers[1:5,1:5]
K=Amat.pieces(Markers+1, pieces=5)
K[1:5,1:5]

rownames(Markers)<-rownames(K)<-colnames(K)<-paste("l", 1:nrow(K),sep="_")
gasols<-getGaSolutions(Markers, K, markereffects,minparents=10,
                       impinbreedstepsize=.2, impvar=.001,
                       impforinbreed=10,npopGA=40, nitGA=50,
                       plotiters=TRUE, mc.cores=1,nelite=5,
                       mutprob=0.8)

작동 원리 #

작동 원리는 Efficient Breeding by Genomic Mating (Sánchez et al., 2016)에 나와있다. 기존의 표현형을 기준으로 선택(phenotypic selection)이나 pedigree기반으로 한 육종가 계산을 기준으로 하는 breeding selection에서 더 나아가 genomic mating이라는 알고리즘을 고안했다.

Image

genomic mating은 a mating selection index를 정의하고 이 인덱스를 최대화할 수 있는 parameter를 최적화방식으로 푼다.

Image

  • Lambda 1: allele heterozygosity weighted by the marker effects
  • Lambda 2: allele diversity
  • P32: a mating matrix that expresses gain for a given mating plan.
  • Risk: genetic gains. usefulness. Sum of all the risk scores for all mate pairs. Derived by increasing the expected of the progenies by a small amount proportional to their expected variance calculated under the infinitesimal effects assumption – a quantitative trait is controlled by an infinite number of loci and each locus has an infinitely small effect.
  • Inbreeding: 근교계수

이 방정식의 특징은 짝의 부모정보 또한 고려하여 짝을 매칭 시켜준다는 특징이 있다.

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