IASmating

智慧动物育种选配平台 IASmating 是一个面向动物育种与选配场景的系谱分析与选配工具，支持：

系谱检查（pedigree check）

个体近交系数计算

公母组合未来后代近交系数预测

基于共同祖先约束与近交阈值的自动选配

全部候选组合报告与 summary 汇总输出

1. 功能概览

IASmating 主要包含 3 类核心模式：

1.1 系谱检查

用于检查系谱文件是否存在以下问题：

重复个体 ID

父亲或母亲等于个体自身

父母不在系谱中

拓扑异常

潜在循环或非法依赖结构

命令模式：

./IASmating --check-pedigree --pedigree ped.txt --output out    

1.2 近交系数计算

（1）个体近交系数

计算系谱中已存在个体的近交系数。

./IASmating --inbreeding --pedigree ped.txt --output out    

输出文件：

out_individual_inbreeding.txt

（2）公母所有组合未来后代近交系数

根据给定的公畜、母畜列表，计算所有候选组合未来后代的预测近交系数。

./IASmating --inbreeding --offspring   --pedigree ped.txt   --sires sire.id   --dams dam.id   --output out    

输出文件：

out_offspring_inbreeding.txt

1.3 自动选配

在给定公畜、母畜、配比和约束条件下，生成自动选配结果。

筛选顺序为：

1. 按公畜顺序逐个处理

2. 按策略确定母畜扫描顺序

3. 先检查前 N 代是否存在共同祖先

4. 若无共同祖先，再检查该组合未来后代近交系数是否小于等于阈值

5. 满足条件则配对成功

   ./IASmating –mating –sires sire.id –dams dam.id –pedigree ped.txt –output out –ratio 1:4 –generations 2 –max_inbreeding 0.0625

2. 安装与编译

2.1 Linux / macOS

下载后解压：

tar -xzvf IASmating.v1.1.0.tar.gz

2.2 可执行权限

Linux / macOS 下建议赋予执行权限：

chmod +x IASmating    

Windows下直接使用：

3. 输入文件格式

3.1 系谱文件 pedigree

格式：

id sire dam    

示例：

A001 0 0    
A002 0 0    
A003 A001 A002    
A004 A001 A002    
A005 A003 A004    

说明：

第 1 列：个体 ID

第 2 列：父亲 ID

第 3 列：母亲 ID

缺失父母可用 0、NA、. 等表示

支持空格或制表符分隔

3.2 公畜文件 sires

每行一个公畜 ID，例如：

S001    
S002    
S003    

3.3 母畜文件 dams

每行一个母畜 ID，例如：

D001    
D002    
D003    
D004    

4. 参数说明

4.1 模式参数

参数

说明

–check-pedigree

仅检查系谱文件

–inbreeding

计算近交系数

–offspring

在 –inbreeding 模式下，计算公母组合未来后代近交系数

–mating

进行自动选配

注意：

–mating 与 –inbreeding 互斥

–offspring 只能与 –inbreeding 一起使用

普通 –inbreeding 模式下不应提供 –sires 和 –dams

–inbreeding –offspring 模式下必须提供 –sires 和 –dams

4.2 通用输入参数

参数

说明

–pedigree FILE

系谱文件

–sires FILE

公畜文件

–dams FILE

母畜文件

–output PREFIX

输出前缀

4.3 选配相关参数

参数

说明

–ratio 1:N

公母配比，默认 1:4

–generations INT

检查前几代共同祖先，默认 2

–max_inbreeding FLOAT

最大允许后代近交系数，默认 0.0625

–strategy STR

选配策略：best_best、best_worst、random

–seed INT

随机种子，仅 –strategy random 时使用

4.4 输出扩展参数

参数

说明

–build-ainv

同时构建 A 逆矩阵

–all-pairs-report

输出所有候选组合报告

–summary

输出汇总统计文件

5. 选配策略说明

5.1 best_best（默认）

sire：按输入顺序正向

dam：按输入顺序正向

适合“优秀配优秀”。

5.2 best_worst

sire：按输入顺序正向

dam：按输入顺序反向

适合“优秀配较差个体”。

5.3 random

sire：按输入顺序正向

dam：随机顺序

若同时提供 –seed，随机结果可复现。

./IASmating --mating   --sires sire.id   --dams dam.id   --pedigree ped.txt   --output out   --strategy random   --seed 20260409    

6. 运行示例

6.1 检查系谱

./IASmating --check-pedigree   --pedigree ped.txt   --output out    

输出：

out_check_pedigree_report.txt

out_check_pedigree_issues.txt

6.2 计算个体近交系数

./IASmating --inbreeding   --pedigree ped.txt   --output out    

输出：

out_individual_inbreeding.txt

如果还想构建 A 逆：

./IASmating --inbreeding   --pedigree ped.txt   --output out   --build-ainv    

输出增加：

out.inv.bin

out.inv.id

6.3 计算公母所有组合未来后代近交系数

./IASmating --inbreeding --offspring   --pedigree ped.txt   --sires sire.id   --dams dam.id   --output out    

输出：

out_offspring_inbreeding.txt

6.4 自动选配

默认策略：

./IASmating --mating   --sires sire.id   --dams dam.id   --pedigree ped.txt   --output out    

优秀配差的：

./IASmating --mating   --sires sire.id   --dams dam.id   --pedigree ped.txt   --output out   --strategy best_worst    

随机：

./IASmating --mating   --sires sire.id   --dams dam.id   --pedigree ped.txt   --output out   --strategy random   --seed 20260409    

输出所有候选组合报告和 summary：

./IASmating --mating   --sires sire.id   --dams dam.id   --pedigree ped.txt   --output out   --all-pairs-report   --summary    

7. 输出文件说明

7.1 系谱检查输出

*_check_pedigree_report.txt

包含：

TotalRows：总记录数

系谱文件中实际读取到的有效记录总数，通常对应系谱表中的总行数。

UniqueAnimals：唯一个体数

去重后系谱中出现的个体总数，用于反映实际涉及的独立个体规模。

FounderCount：始祖个体数

在系谱中父母信息都缺失或未知的个体数量，这些个体通常作为系谱追溯的起点。

NonFounderCount：非始祖个体数

在系谱中至少有一个已知父母信息的个体数量。

MissingSireCount：缺失父本数

父本信息缺失、未知或记为 0/NA 的记录数。

MissingDamCount：缺失母本数

母本信息缺失、未知或记为 0/NA 的记录数。

SelfSireCount：父本等于自身数

个体的父本 ID 与个体自身 ID 相同的异常记录数，通常属于明显数据错误。

SelfDamCount：母本等于自身数

个体的母本 ID 与个体自身 ID 相同的异常记录数，也通常属于明显数据错误。

DuplicateIDCount：重复 ID 数

系谱文件中同一个个体 ID 重复出现的次数，提示系谱中可能存在重复记录或覆盖风险。

ParentNotInPedigreeCount：父母缺失于系谱数

个体的父本或母本 ID 在系谱中被引用，但对应父母个体本身并未出现在系谱文件中的记录数。

HasCycle：是否有环

表示系谱中是否存在循环依赖，例如个体经过若干层父母关系又指回自身；正常系谱应为“否”。

TopoOrderOK：拓扑是否正常

表示系谱能否按“父母在前、后代在后”的正常拓扑顺序排列；若不正常，通常意味着存在环或异常依赖关系。

IssueCount：问题数

系谱检查过程中识别出的全部问题条目总数，是衡量系谱质量问题多少的总体指标。

7.2 近交分析输出

*_individual_inbreeding.txt

系谱中已有个体的近交系数。

字段：

ID

Inbreeding

*_offspring_inbreeding.txt

公母所有组合未来后代的预测近交系数。

字段：

SireID

DamID

OffspringInbreeding

7.3 选配输出

*_pairs.txt

最终选配结果表。

*_selected_progeny_inbreeding.txt

最终被选中的组合对应后代近交系数。

字段：

SireID

DamID

ProgenyInbreeding

*_all_pairs_report.txt

全部候选组合报告。

字段：

• SireID：公畜号 当前候选配对中的父本个体 ID，也就是公畜编号。

• DamID：母畜号 当前候选配对中的母本个体 ID，也就是母畜编号。

• HasCommonAncestorWithinNGen：有无共祖 表示这对公母在设定的祖先追溯代数范围内，是否存在共同祖先。 若为 YES，说明这对公母在指定代内存在共祖关系；若为 NO，说明在该代数范围内未发现共同祖先。

• OffspringInbreeding：后代近交系数 表示该公母组合如果现在配对，其未来后代的预测近交系数。 这个值越大，说明未来子代近交风险越高。

• PassAncestorFilter：是否通过共祖筛选 表示该组合是否通过“共同祖先约束”这一关。 一般来说： YES：前 N 代内无共同祖先，满足要求

• NO：前 N 代内存在共同祖先，不满足要求

• PassInbreedingFilter：是否通过近交筛选 表示该组合是否通过“后代近交阈值”筛选。 一般来说： YES：后代预测近交系数小于等于设定阈值

• NO：后代预测近交系数超过阈值

• Pass：是否最终通过筛选 表示该公母组合是否同时通过了共祖筛选和近交筛选。 只有当两个条件都满足时，才会显示为 YES。

• Reason：结果原因 表示该组合最终结果的原因说明。常见取值包括： PASS：通过全部筛选，可用于选配

• COMMON_ANCESTOR_WITHIN_N_GEN：因前 N 代内存在共同祖先而被过滤

• OFFSPRING_INBREEDING_EXCEEDS_THRESHOLD：因后代预测近交系数超过阈值而被过滤

*_summary.txt

汇总统计文件。

通常包括：

TotalPedigreeAnimals：系谱个体数（系谱总个体数）

TotalSires：公畜数（公畜总数）

TotalDams：母畜数（母畜总数）

TotalCandidatePairs：候选组合数（候选配对组合总数）

FilteredByCommonAncestor：共祖过滤数（因共同祖先约束被过滤的组合数）

FilteredByOffspringInbreeding：近交过滤数（因后代近交超阈值被过滤的组合数）

SelectedPairs：成功配对数（成功选中的配对组合数）

MatchedSires：成功公畜数（成功参与配对的公畜数）

MatchedDams：成功母畜数（成功参与配对的母畜数）

UnmatchedSires：未配公畜数（未成功配对的公畜数）

UnusedDams：未用母畜数（未被使用的母畜数）

MeanIndividualInbreeding：平均个体近交（个体平均近交系数）

MaxIndividualInbreeding：最大个体近交（个体最大近交系数）

MeanOffspringInbreedingAllPairs：平均后代近交（所有候选组合后代平均近交系数）

MinOffspringInbreedingAllPairs：最小后代近交（所有候选组合后代最小近交系数）

MaxOffspringInbreedingAllPairs：最大后代近交（所有候选组合后代最大近交系数）

8. 结果解读

8.1 个体近交系数

表示个体自身的近交程度，数值越大，近交风险越高。

8.2 后代近交系数

表示某个 sire × dam 组合未来后代的预测近交系数。

这不是父母自身近交，而是未来子代的风险水平。

8.3 选配结果

pairs.txt 中每一行对应一头公畜，后续列为成功匹配到的母畜，NA 表示未配满。

8.4 all pairs report

最适合问题排查：

HasCommonAncestorWithinNGen = YES：指定代数内有共同祖先

PassInbreedingFilter = NO：后代近交系数超阈值

Pass = YES：通过所有条件

8.5 summary

重点看：

SelectedPairs：成功组合总数

MatchedSires：至少成功配到 1 头母畜的公畜数

MatchedDams：实际参与成功配对的母畜数

UnmatchedSires：一头都没配上的公畜数

UnusedDams：完全没被使用的母畜数

FilteredByCommonAncestor：因共同祖先约束被过滤的组合数

FilteredByOffspringInbreeding：因后代近交超阈值被过滤的组合数

9. 注意事项

1. 普通 –inbreeding 只针对系谱中已有个体

2. –inbreeding –offspring 用于计算未来后代预测近交

3. –mating 真正筛选时使用的是未来后代近交系数

4. 当前默认一头母畜只能被使用一次

5. 输入顺序会影响 best_best 和 best_worst

6. random 策略建议配合 –seed 使用