随着人类基因组计划的完成和高通量测序成本的不断降低,基因分型和单倍型分析成为解决一些问题的基础性技术手段。本论文在优化基因型和单倍型定量分析准确性的基础上,关注了在胎儿基因型定量分析的无创产前检测领域的应用。在基因型与单倍型定量研究部分,我们首先以高通量测序与基因芯片作为研究工具,共对4个健康人样本进行平均深度大于100×的全基因组测序和基因分型。探讨对测序数据的分析方法,建立了准确有效的基因分型管道。随后我们利用这种严格过滤的基因分型方法,对2组家系6个个体的全基因组进行基因分型,并通过6个个体的测序结果进行单倍型分析,建立了有效的单倍型分析管道;利用单倍型定量,帮助验证家系单细胞测序中检测到的拷贝变异,证实了女性个体单细胞中～1/100的X染色体拷贝数变异是母源或父源单倍体的丢失,验证了我们单倍型定量分析的准确性。在建立了前期的基因型和单倍型定量分析方法后,我们将其初步应用在无创产前检测的基础理论模型研究优化上;我们利用4组家系的单倍型结果,进行胎儿的全基因组基因型分析,取得了99.99%的高准确性。在无创产前检测技术建立部分,我们专注于目前产前检测领域的实际临床应用问题:单基因病的临床检测。针对心血管单基因遗传病,利用探针捕获和靶向富集技术,优化特异性和无偏性,提高高深度测序的无污染性,有效解决了常规靶向富集技术在低量胎儿检测上的失败,建立了适合于低量胎儿基因型检测的靶向富集技术;利用梯度比例的混合样品模拟孕妇,并进行胎儿分数定量和胎儿基因型似然比计算,通过混合物来源基因型进行结果验证,建立了理论模型;通过模型灵敏度的理论计算确定临床样本方案,非母系突变靶向测序深度要求设置在1000×,母系突变3000×。在临床样本上对303个高心血管单基因遗传病风险家系的836个样品进行了86%检出率的致病位点判断;对其中27个有即时产前检测需求的家系进行了100%准确率的胎儿遗传情况检测,包括7个母系突变、6个父系突变和14个生殖细胞嵌合风险的一胎突变案例;依据本地数据库和致病基因注释管道,建立了无噪声的胎儿新发突变检测流程,在6个新发案例中对4个案例进行了有效的致病位点归因,剩余2个案例在无创产前检测和真实胎儿样品中均无致病突变。通过技术优化、模型建立和临床验证,最终构建了临床友好型的单基因病无创产前检测方案。