西北农林科技大学姜雨团队发表J GENET GENOMICS(IF=5.8)||构建更加完善的鸡泛基因组

2024-11-10 09:07   北京  
畜禽重要性状关键基因的定位及其机制解析是开展遗传改良和育种创新的核心基础。这一过程中基本且重要的环节就是将测序产生的数据与“标准地图”——参考基因组进行比对。鸡的参考基因组中存在多条微染色体,这些染色体中的高GC含量等不利于基因组的组装,导致使用参考基因组过程中会存在一些“盲区”,进而影响相关家禽功能基因组的发掘与探索。
2024年11月5日,Journal of Genetics and Genomics在线发表西北农林科技大学姜雨教授团队题为“Pan-genome analyses add ~1000 genes to the "complete" genome assembly of chicken”的研究论文。该研究基于鸡GRCg7b和GGswu1两个参考基因组分别鉴定到了208.1 Mb和170.3 Mb的新序列注释到1242和880个新基因为家禽的功能基因组学研究提供更加完整的基因集合

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该研究通过对国内外3个鸡种(海兰褐壳蛋鸡、略阳乌鸡和丝羽乌骨鸡)的基因组进行三代测序和组装,同时结合公共数据库中15个个体(GRCg7b、GGswu1以及商业化肉鸡和蛋鸡)的三代数据,利用reads-mapping和assembly-mapping的方式分别比对到GRCg7b和GGswu1基因组,获得新序列。然后将该集合与之前已发表的鸡泛基因组序列进行整合,最终获得208.1 Mb和170.3 Mb的新序列,分别包含1242和880个蛋白编码基因。其中71.5%和78.3%的基因在不同个体的转录组数据中稳定表达,表明大部分基因是核心基因,并参与家禽代谢、免疫等重要生命活动。基于侧翼序列对这些新基因进行定位,分别有1043个和728个蛋白编码基因定位到GRCg7b和GGswu1上。与GRCg7b和GGswu1相比,这两个基因组加入鉴定到的非参考序列(non-reference sequences, NRS)之后,重测序数据和转录组数据的比对率、CDS序列长度均显著上升。
新功能序列鉴定概述
A: 使用BUSCO评估五个基因组完整性(红色字体代表该研究中的新组装基因组);B: 新功能序列(NRS)鉴定流程图;C: 基于CRCg7b或GGSwu1鉴定到的NRS长度分布情况(维恩图中的数字代表NRS的长度,括号中的数字代表NRS的数量);D: 基于CRCg7b或GGSwu1及其泛基因组的RNA-seq数据比对率;E: 四个泛基因组中新编码基因CDS序列长度的比较;F: 基于GGSwu1鉴定到的新基因的富集分析;G: 基于GGSwu1新鉴定的蛋白编码基因在染色体上的分布情况(在CRCg7b和GGSwu1中缺失的基因用红色圆圈标出,染色体的长度未按比例绘制);H: 基于GGSwu1鉴定到的30号染色体上1个新基因模块的共线性分析。
综上所述,该研究构建了一个更加完善的鸡泛基因组和基因集合,为未来家禽功能基因组学和脊椎动物演化研究提供重要资源。

作者简介


西北农林科技大学动物科技学院博士研究生任纪龙、硕士研究生寇文艳(已毕业)和博士研究生徐媛为该论文共同第一作者。西北农林科技大学姜雨教授和王菲副教授为共同通讯作者。该工作得到国家重点研发计划、陕西省畜禽养殖双链融合重点项目和陕西省自然科学基础研究计划的资助。


引用本文


Jilong Ren, Wenyan Kou, Yuan Xu, Meixuan Lu, Mian Gong, Xingquan Wang, Xinmiao Zhang, Zhenyu Liu, Hengkuan Li, Qimeng Yang, Ali Mujtaba Shah, Feng Zhu, Zhuo-Cheng Hou, Naiyi Xu, Yu Jiang, Fei Wang. (2024). Pan-genome analyses add ∼1000 genes to the "complete" genome assembly of chicken. Journal of Genetics and Genomics.

DOI10.1016/j.jgg.2024.10.009



  第一作者面对面

从左至右:任纪龙、寇文艳、徐媛

自我介绍

任纪龙:来自湖南省岳阳市。现就读于西北农林科技大学动物科技学院,师从姜雨教授。研究方向为畜禽功能基因组学。

寇文艳:来自内蒙古乌海市。毕业于西北农林科技大学动物科技学院,师从姜雨教授。研究方向为畜禽功能基因组学。

徐媛:来自河南南阳市。现就读于西北农林科技大学动物科技学院,师从姜雨教授。研究方向为畜禽功能基因组学。

你的目标或愿景

任纪龙:希望能够在畜禽育种科研领域不断地走下去,既紧跟时代潮流,把握技术发展带来的创新,又能将研究计划很好地落地,最终使科研产出更具有社会意义。

你心目中最喜欢或敬仰的科学家

任纪龙:袁隆平先生。他的杂交水稻真真正正惠及了千家万户,为几千年以来中华大地上的饥饿问题画上了句号,成为了中华民族发展的不朽里程碑。时代歌颂他,人民爱戴他。

你如何向你的家人和朋友介绍你论文研究的内容和意义?

任纪龙:基因组被视为一个物种生长发育的生命蓝图,获得一个物种完整的基因组序列对于识别并研究其中的功能基因至关重要,这些基因在物种的适应性进化、繁殖、生长发育等方面具有关键作用。然而,禽类基因组中包含大量微小染色体和点状染色体,这些染色体由于其小尺寸和高度重复的基因序列,使得基因组的完整组装面临极大的挑战。针对这一难题,我们采用了最新的PacBio HiFi测序技术,这项技术能够产生高质量、长读长的DNA序列数据,从头组装出高准确性的基因组。此外,我们广泛收集了已发表的多品种鸡的基因组数据,力求创建一个更加全面、完整的鸡基因集合。该研究不仅有助于未来鸡基因组的深入研究与探索,也为功能基因的挖掘提供了一个可靠的参考集,为禽类生物学和遗传学相关研究提供数据资源。

在课题研究过程中,你遇到过什么特别的困难,是如何克服的?

任纪龙:本研究的困难在于如何有效地利用已发表的研究资源,以及将本研究与前人研究进行全面地对比。这要求我们的工作需要更高的精度和一套完善的评估标准。我通过与团队的同学、老师进行交流,在他们的建议和指导下,不断打磨实验设计,最终获得了完整而精确的结果。

在课题研究过程中,让你记忆最深、影响最大的一件事是什么?

任纪龙:在我的研究过程中,影响最大的一件事是导师对于研究结果真实性和准确性的严格要求。他不仅仅关注实验结果,更是以一种追求卓越、探索真理的精神来指导我。他对每一个数据、每一步实验过程都要求精益求精,容不得半点疏忽。这种严谨的态度深深触动了我,让我真正体会到现代科学的严密性和严谨性。我意识到作为一名科研工作者,我肩负着追求真实和准确的责任,这不仅是对自己课题的负责,更是对整个科学界的负责。这份责任感促使我在每一步研究中都追求最高的标准。


来源:西北农林科技大学


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《中国畜禽种业》,国际刊号:ISSN 1673-4556,国内刊号:CN11-5342/S,是中国农业科学院农业信息研究所主办的国内外公开发行的畜牧兽医综合类行业期刊(月刊),已被中国知网收录。
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