【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物信息学和生态保护，具体为一种基于大数据的绒山羊基因分析方法及系统。
技术介绍
1、绒山羊因其产出的羊绒纤维细而柔软、保暖性好，成为纺织业中极为珍贵的原料之一，具有极高的经济价值和市场需求。此外，绒山羊适应性强，能够在严酷的环境条件下生存，成为一些高原和荒漠地区农牧民的重要收入来源。保护和管理好绒山羊资源，对促进当地经济发展、维护生态平衡具有重要意义。
2、然而，绒山羊的繁育和保护面临着多种挑战。传统的管理方法主要依赖于人工观察和经验判断，缺乏系统的科学依据和大规模的数据支持。在环境、基因和健康数据的综合考虑和评估方面存在较大局限性，具体表现在以下几个方面：
3、首先，传统方法在环境数据采集方面，往往依赖于定期的人工实地考察和观测，数据覆盖范围有限且更新不及时。环境数据包括气候条件、海拔高度、植被覆盖情况和水源分布等，这些因素对绒山羊的生存和繁殖有直接影响。缺乏实时、全面的环境数据，使得对绒山羊栖息地环境质量的评估难以做到精准和全面；
4、其次，在基因数据的获取和处理上，传统方法多依赖于小规模的基因样本采集和分析，无法充分反映绒山羊群体的基因多样性和遗传结构。同时，基因数据处理过程复杂，容易产生噪声和错误序列，影响结果的准确性。基因多样性和遗传结构对绒山羊的适应能力、繁殖力和抗病能力具有重要影响，缺乏系统的基因数据分析，会影响到保护和繁育策略的制定，导致评估不全面，管理策略缺乏科学依据。因此，亟需一种基于大数据的绒山羊基因分析方法和系统。
技术实现思
1、（一）解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于大数据的绒山羊基因分析方法及系统，以解决
技术介绍
中提到的问题。
3、（二）技术方案
4、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于大数据的绒山羊基因分析方法，包括，
5、步骤一、通过大数据确定不同环境绒山羊栖息地的位置：利用卫星影像和无人机识别不同环境的绒山羊的栖息区域，并使用地理信息系统gis，建立生态位模型；模拟绒山羊的分布范围，以划分为若干组栖息子区域，并做标记；
6、步骤二、数据采集：在若干组栖息子区域内设置监测点，实时采集环境数据，包括气候、海拔、植被信息和水源信息，生成第一数据组；同时对若干组栖息子区域内绒山羊的基因样本进行采集，通过全基因组测序技术，对样本进行测序获取基因信息，生成第二数据组；同时收集若干组栖息子区域绒山羊的历史健康信息，生成第三数据组；
7、步骤三、数据处理：去除第二数据组基因数据中的噪声和错误序列，对第一数据组和第三数据组进行清洗和标准化；
8、步骤四、基因多样化预测分析：将第一数据组、第二数据组和第三数据组进行相关联整合，构建综合数据库，并建立预测基因多样化分析模型，将综合数据库作为输入项对若干个栖息子区域进行计算分析获得：香农多样性指数xnd、平均杂合指数zhz、环境优渥指数hjsy、遗传分化指数ycf和绒山羊生理指数slzs；
9、步骤五、群体多样性评估：将香农多样性指数xnd和平均杂合指数zhz相关联，获得第一评估指数dy1，若第一评估指数dy1低于第一多样性阈值，则生成第一策略，包括基因保护和基因交换策略；
10、步骤六、多级预测分析：并对环境优渥指数hjsy、遗传分化指数ycf和绒山羊生理指数slzs进行评估，获取相对应的评估结果，并根据相对应的评估结果，生成相对应策略。
11、优选的，所述步骤一包括：
12、s11、采集获取卫星影像数据，包括landsat、sentinel-2和modis卫星影像数据源；同时使用无人机携带摄像头在目标区域进行低空飞行，拍摄图像和视频，获取第一图像数据；
13、s12、将卫星影像数据和第一图像数据进行辐射校正、大气校正和几何校正预处理后，合成多光谱影像，并导入地理信息gis软件，叠加已有的地理信息数据后，使用监督分类对多光谱影像进行分类，根据分类结果，结合绒山羊的生态习性，识别潜在的栖息地；
14、s13、使用gis工具绘制栖息地边界，将目标区域划分为若干个栖息子区域，标记为并分别对若干组子区域进行标记，记作第一子区域qy1、第二子区域qy2、第三子区域qy3、...、第n子区域qyn。
15、优选的，所述步骤三包括：
16、s31、读取全基因组测序数据；
17、s32、使用工具fastqc评估测序数据质量，按照指令得分阈值q30去除不合格质量读段；
18、s33、使用工具trimmomatic或cutadapt去除测序读段中的接头序列；
19、s34、将高质量读段比对到参考基因组并使用picard或samtools标记并去除pcr重复序列，使用gatk或samtools进行变异检测，并根据覆盖度、质量得分标准阈值过滤掉置信度不合格的变异；
20、s35、使用gatk的variantrecalibrator对变异结果进行重新校准，并根据等位基因频率和基因型数据对基因型进行归一化处理；
21、s36、对第一数据组和第三数据组，进行缺失值处理后，使用箱形图或z分数法检测异常值后删除或替换异常值后，将数据归一化到0-1区间，对体重、血液参数进行min-maxscaling归一化处理；对绒山羊年龄和性别分类数据进行独热编码one-hot-encoding编码方法处理。
22、优选的，所述第一数据组包括以下数据：年降雨量、年均温度、海拔、地形特征、日照时长、植被覆盖率、主要植物种类及分布、植被生长季节和生长速率、水源分布位置及数量、土壤养分含量；通过气象站以及卫星影像分析技术获得以上数据；
23、所述第二数据组包括以下数据：绒山羊全基因组数据和遗传标记数据；
24、所述绒山羊全基因组数据包括基因组序列、单核苷酸多态性snp数据、基因型数据和基因表达谱；所述遗传标记数据包括微卫星标记和功能基因变异数据；
25、所述第三数据组包括以下数据：年龄、性别、出生记录、疾病史及疫病预防记录、体重及生长记录、繁殖记录、血红蛋白含量、白细胞计数、心率和呼吸频率、体温、饮食记录、食疗质量及营养成分信息。
26、优选的，所述香农多样性指数xnd和平均杂合指数zhz通过以下公式计算获得：
27、
28、
29、
30、式中，s是基因型的总数，是第i种基因型在群体中的相对频率；n是总个体数，表示第i种基因型的个体数；表示对每个相对频率进行自然对数运算，对每个进行加权求和，用符号来反映信息的熵，香农多样性指数xnd衡量的是群体中基因型或物种的多样性和均匀度，考虑的是不同基因型或物种的相对频率；平均杂合指数zhz衡量的是群体中基因型的杂合度，即基因型频率的变异程度。香农多样性指数xnd反映群体种基因型的多样性的值越高，群体的多样性和均匀性越好。...
【技术保护点】
1.一种基于大数据的绒山羊基因分析方法，其特征在于：包括，
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的绒山羊基因分析方法，其特征在于：所述步骤一包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的绒山羊基因分析方法，其特征在于：所述步骤三包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于大数据的绒山羊基因分析方法，其特征在于：所述第一数据组包括以下数据：年降雨量、年均温度、海拔、地形特征、日照时长、植被覆盖率、主要植物种类及分布、植被生长季节和生长速率、水源分布位置及数量、土壤养分含量；通过气象站以及卫星影像分析技术获得以上数据；
5.根据权利要求1所述的一种基于大数据的绒山羊基因分析方法，其特征在于：所述香农多样性指数Xnd和平均杂合指数Zhz通过以下公式计算获得：
6.根据权利要求1所述的一种基于大数据的绒山羊基因分析方法，其特征在于：所述环境优渥指数Hjsy通过以下公式计算获得：
7.根据权利要求1所述的一种基于大数据的绒山羊基因分析方法，其特征在于：所述遗传分化指数Ycf通过以下公式计算获得：
8.根据权
9.根据权利要求8所述的一种基于大数据的绒山羊基因分析方法，其特征在于：所述步骤六包括：
10.一种基于大数据的绒山羊基因分析系统，应用于权利要求1-9任一项所述的一种基于大数据的绒山羊基因分析方法，其特征在于：包括，
...【技术特征摘要】
1.一种基于大数据的绒山羊基因分析方法，其特征在于：包括，
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的绒山羊基因分析方法，其特征在于：所述步骤一包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的绒山羊基因分析方法，其特征在于：所述步骤三包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于大数据的绒山羊基因分析方法，其特征在于：所述第一数据组包括以下数据：年降雨量、年均温度、海拔、地形特征、日照时长、植被覆盖率、主要植物种类及分布、植被生长季节和生长速率、水源分布位置及数量、土壤养分含量；通过气象站以及卫星影像分析技术获得以上数据；
5.根据权利要求1所述的一种基于大数据的绒山羊基因分析方法，其特征在于：所述香农多样性指数xnd和平均杂合指数zhz通过以...
【专利技术属性】
技术研发人员：双金，许浩，
申请(专利权)人：中科云谱内蒙古基因生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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