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文章标题：Large-scale genomic and transcriptomic analyses elucidate the genetic basis of high meat yield in chickens
中文标题：大规模基因组和转录组学分析阐明了鸡高产肉的遗传基础
发表期刊：Journal of Advanced Research
发表时间：20230305
影响因子：11.4/Q1
研究背景
随着现代家禽育种技术的发展，对鸡的高肉质产量需求不断增长，但其遗传基础尚不清楚。通过结合多组学方法，研究者们旨在揭示与鸡的高肉质产量相关的遗传标记和基因组特征，以期为现代鸡育种技术体系提供新见解。
研究方法
研究团队采用全基因组重测序技术对纯种肉鸡和地方品种鸡进行了测序，同时利用转录组测序分析了两种鸡六个组织在生长发育阶段的基因表达情况。通过基因组关联研究、顺式表达数量性状位点（cis-eQTL）定位和孟德尔随机化方法，结合已知的肉质产量QTL数据，筛选出与肉质产量相关的基因和区域。
研究结果
1.全基因组测序和变异
本研究对862只鸡进行了全基因组测序，检测到17.6百万高质量SNP，其中21.74%为新发现。快速生长的纯种肉鸡Line B携带大量SNP，平均密度为每114个SNP中有1个新变异。研究揭示了密集选择导致的遗传多样性减少。
2.系统发育和人口统计分析
本研究对21个鸡品种进行了遗传关系分析，发现纯种肉鸡、本地鸡和野生祖先间存在显著差异。通过修剪后的SNP数据，BJY与其他本地品种遗传差异显著。遗传同源性分析显示肉鸡系与Cornish品种接近，而与BRp品种、本地品种和GGS分离。快速生长的纯种肉鸡与GGS基因上相距甚远，且根据地理分布呈现出明显的群体聚类。SMC++分析揭示了快速生长肉鸡和某些本地鸡品种较GGS有更强的驯化瓶颈。此外，纯种肉鸡较本地鸡和GGS展现出更高的连锁不平衡衰减距离，以及更高的ROH数量和覆盖率，暗示了密集的选择压力。
3. 驯化和人工选择后的遗传负荷
驯化过程中，鸡和其他家养动物中积累了大量有害突变。本研究发现，纯种肉鸡和本地鸡品种基因组中的有害SNPs（dSNPs）比野生祖先GGS分别高出约15.63%和24.05%。尽管三组间同义SNPs数量有显著差异，但肉鸡和本地鸡品种的dSNPs与同义SNPs比率及dSNPs频率均高于GGS。dSNPs在杂合子状态下积累较快，部分有害SNPs因密集育种被淘汰。
4.纯种肉鸡的基因组特征
在肉鸡中，GGA18染色体上的先导信号揭示了肌球蛋白重链（MYH）基因家族的成员，这些基因参与骨骼肌发育。此外，研究聚焦于错义SNP及其频率，发现纯种肉鸡、本地鸡和野生祖先（GGS）间存在显著差异。例如，SNP rs740451868的突变等位基因在纯种肉鸡中固定，而其他动物中则为野生等位基因。此外，肌肉发育相关基因如IGF-1、INSR和SOX6也显示出显著的差异区域。这些基因的选择性扫描与肉鸡的驯化和定向育种密切相关。研究还对这些选择性扫描窗口中的基因进行了GO富集分析，发现与心脏发育、肌肉功能、生殖、骨骼发育和感觉相关的GO术语。这些基因座揭示了人类对肉鸡高肉质产量的需求以及育种计划下鸡的抗病性变化。
5.纯种肉鸡和当地鸡种之间多个组织和阶段的 PSG 转录图谱
为评估肉鸡系B和本地鸡BJY中潜在选择基因（PSGs）的表达，进行了RNA测序，发现组织特异性表达模式。在163个PSGs中，83个在两种鸡之间的表达存在显著差异，主要涉及肌肉发育相关基因，如MYH1A、MYH1B和MYH1C。此外，部分长链非编码RNA（lncRNA）在特定组织中表达，但未发现显著差异。通过加权基因共表达网络分析（WGCNA），构建了跨组织的基因网络，鉴定出与特定组织功能相关的模块，如乳腺肌肉特异性模块富集了调控成肌细胞分化和骨骼肌细胞分化的基因。这些发现揭示了肉鸡和本地鸡在转录水平上的主要差异，MYH基因家族被确定为调节肌肉发育的关键靶点。
6.BrW 和 BrP 的 GWAS 和精细映射
在鉴定的21个候选蛋白中，进行了功能富集分析和PPI网络分析，发现14个蛋白参与生物过程，49个显著关联，8个蛋白受ABO水平影响。
7.SOX6 基因是 BrW 和 BrP 的潜在致病基因
为确定影响胸肌重量（BrW）和胸肌百分比（BrP）的因果基因，研究团队对候选基因进行了RT-PCR，发现SOX6基因在不同精制单倍型间表达有显著差异。通过cis-eQTL分析，证实了SOX6对表达的影响，并进一步通过SMR分析确认了SOX6对BrW和BrP的显著正向影响，证明SOX6是相关特征的因果基因。在不同鸡种中验证表明，SOX6表达与胸肌大小和性状呈正相关，且其蛋白水平在肉鸡中较其他品种高。此外，SOX6与鸡胸肉的肌病和肉质相关性状有显著关联。
文章小结
本研究通过全基因组重测序和转录组分析，揭示了纯种肉鸡高肉质产量的遗传基础，发现了与肉质产量相关的163个正选择基因，特别是SOX6基因，为现代鸡育种提供了新的分子标记。研究创新地应用孟德尔随机化方法，确定了影响胸肌重量和百分比的因果基因，为理解肉鸡肌肉发育的分子机制提供了新见解。(对这种思路感兴趣的老师，欢迎联系小编！）
