研究發(fā)現(xiàn)，相比現(xiàn)有模擬軟件，SIMER具有以下三個獨有功能，一是目前唯一實現(xiàn)了多種繁殖方式的育種數(shù)據(jù)模擬工具，能夠模擬人類、動物、植物和微生物的基因型數(shù)據(jù)；二是能夠基于混合線性模型框架，利用用戶指定的協(xié)變量、固定效應(yīng)、隨機效應(yīng)、遺傳力及遺傳相關(guān)等復(fù)雜目標(biāo)參數(shù)來精準(zhǔn)模擬表型數(shù)據(jù)；三是具有育種規(guī)劃制訂和比較功能，能夠助力育種者優(yōu)化育種方案。

　　作為連接遺傳學(xué)理論與實際應(yīng)用的橋梁，群體數(shù)據(jù)模擬是統(tǒng)計遺傳學(xué)研究領(lǐng)域中的重要環(huán)節(jié)，尤其在統(tǒng)計模型的精準(zhǔn)性及穩(wěn)定性測試方面發(fā)揮不可替代的作用。然而，精準(zhǔn)的群體數(shù)據(jù)模擬存在繁殖方式不同的各物種基因型精準(zhǔn)模擬、具有復(fù)雜遺傳相關(guān)的表型精準(zhǔn)模擬和貼合生產(chǎn)實際的精準(zhǔn)育種規(guī)劃制訂等三個挑戰(zhàn)。為應(yīng)對上述挑戰(zhàn)，SIMER實現(xiàn)了克隆、隨機交配、多元雜交等繁殖方式，創(chuàng)新了遺傳相關(guān)多性狀方差組分精準(zhǔn)模擬算法，通過基因型模擬、表型模擬、群體模擬和育種規(guī)劃制訂四大功能模塊來滿足遺傳育種研究和產(chǎn)業(yè)需求。

　　與同類工具相比，SIMER的優(yōu)勢體現(xiàn)在四個“準(zhǔn)確”。即在基因型模擬的“準(zhǔn)確”上，SIMER內(nèi)置了克隆、加倍單倍體繁殖、自交、隨機交配、排除自交的隨機交配和用戶指定系譜交配等單品種繁殖模式和二元雜交、三元雜交、四元雜交和回交等多品種繁殖模式用以精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)具有物種特異性的基因型數(shù)據(jù)；在表型模擬的“準(zhǔn)確”上，SIMER能夠基于線性混合模型整合加性、顯性和上位等遺傳效應(yīng)，以及協(xié)變量、固定效應(yīng)、隨機效應(yīng)和永久環(huán)境效應(yīng)，同時創(chuàng)新了方差組分模擬算法，例如使用奇異值分解結(jié)合特征值分解的算法在消除原始遺傳效應(yīng)間隨機相關(guān)的基礎(chǔ)上構(gòu)建精確的多性狀遺傳相關(guān)；在群體模擬的“準(zhǔn)確”上，SIMER可以靈活指定世代數(shù)、基因頻率分布等參數(shù)來精準(zhǔn)模擬不同復(fù)雜程度遺傳背景的育種群體，用戶可基于豐富的群體參數(shù)來模擬具有詳細(xì)系譜信息的多世代群體；在育種規(guī)劃制訂的“準(zhǔn)確”上，SIMER通過比較用戶制訂的多個育種規(guī)劃的遺傳進展來選擇最佳設(shè)計，規(guī)劃內(nèi)容包括開展基因分型和表型測定的個體選擇，優(yōu)化育種值評估模型中協(xié)變量、固定效應(yīng)和隨機效應(yīng)，以及設(shè)計多個目標(biāo)性狀的綜合選擇指數(shù)。

　　SIMER致力于服務(wù)生命科學(xué)研究和育種實踐。在生命科學(xué)研究領(lǐng)域，SIMER能夠提供包含基因型和表型的群體大數(shù)據(jù)用以測試統(tǒng)計模型的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性及計算效率；在育種實踐領(lǐng)域，SIMER通過育種規(guī)劃制訂功能輔助育種者優(yōu)化育種值評估模型和綜合選擇指數(shù)用以增加目標(biāo)性狀遺傳增益及經(jīng)濟收益，也能輔助育種者選擇合適的個體進行基因分型和表型測定，大幅減少育種成本。

　　華中農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院、動物醫(yī)學(xué)院博士研究生殷東為論文第一作者，劉小磊教授為論文通訊作者，趙書紅教授、李新云教授、尹立林研究員參與并指導(dǎo)了該項工作。同時，武漢理工大學(xué)研究生張軒寧、張浩浩等參與了該研究。該研究工作受到國家自然科學(xué)基金、湖北省國際科技合作項目、國家生豬產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項目的資助。