《河南农业大学学报》2024年第58卷第3期刊载了河南农业大学动物科技学院、神农种业实验室胡晓玉、肖成朋、高超群、张晨曦、史浚来、贾鑫涛、王克君和李文婷的专栏论文——“基于全基因组SNPs标记对河南斗鸡遗传多样性及选择信号分析”。该研究由神农种业实验室一流课题(SN01-2022-05)和河南省优秀青年科学基金项目(232300421034)资助。责任编辑曾庆东。
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河南斗鸡是中国斗鸡品种中体型最大、数量最多的地方良种,在体型和外貌特征方面的较大差异,具有丰富的表型多样性和遗传变异性。河南斗鸡是一种具有收藏和投资价值的观赏型鸡种,以其美丽的外观和独特的体型而闻名。河南斗鸡在开封等地数量较多,质量比较优良。
当涉及遗传资源的管理时,了解种群内部和不同种群之间的多样性及种群结构具有非常重要的意义。全基因组单核苷酸多态性(SNP)标记分析得到的SNP数量更多,覆盖更广,能够提供更全面、更精细的遗传信息。全基因组SNP数据可以与其他类型的数据如表观遗传学、表达谱等进行整合,从而获得更全面的生物信息。
目前,已有研究使用SNP芯片对多种动物的遗传多样性、种群结构及种群历史进行系统分析。通过选择信号分析挖掘品种的种质特征将有助于种质资源的开发利用。但是,目前采用该方法对于河南斗鸡遗传资源的研究还有待深入。因此,本研究使用河南斗鸡全基因组SNP标记,通过与其他商品鸡比较,揭示河南斗鸡的遗传多样性和群体结构,鉴定得到受选择基因,为河南斗鸡遗传资源保护和利用提供参考。
从SYNBREED项目中选取了173只商品鸡个体的AffymetrixAxiom 600 K SNP芯片分型数据,包括40只商品白壳蛋鸡系(WL)、40只商品褐色蛋鸡系(BL)、73只商品肉鸡系(BR)和20只河南斗鸡个体。所选品种具体包括20只河南斗鸡(F)、20只洛岛红A系鸡(BL-A)、20只洛岛红B系鸡(BL-B)、19只肉鸡父本A系(BRS-A)、19只肉鸡父本B系(BRS-B)、17只肉鸡母本A系(BRD-A)、18只肉鸡母本B系(BRD-B)及20只白来航A系(WL-A)、20只白来航B系(WL-B)共9个鸡品种。
使用分型数据构建新的数据集并进行数据质控用于后续研究。使用 PLINK估计期望杂合性、观测杂合度、次等位基因频率和基因组近交系数。VCFtools用于计算种群核苷酸多样性,反映种群基因组内的变异情况。通过PLINK 构建遗传距离矩阵并进行主成分分析(PCA)。使用MEGAX构建系统发育树。使用 ADMIXTURE 1.3进行祖先成分分析。
将群体分为肉鸡、蛋鸡和斗鸡群体,使用VCFtools进行基于成对遗传分化指数的品种选择信号分析,即斗鸡与肉鸡、斗鸡与蛋鸡。得到差异选择基因集,分别进行富集分析,初步探索斗鸡与商品鸡的差异选择基因及其功能。进一步将2个基因集进行取交集得到斗鸡受选择基因,进行富集分析,研究基因发挥功能潜在途径。
结果表明,河南斗鸡及各商品鸡群体的观测杂合度为0.153~0.311,期望杂合度为0.158~0.315,次等位基因频率为0.111~ 0.234 ,核苷酸多样性为 9.77×10-5~1.56×10-4,且斗鸡的遗传多样性低于商品肉鸡品种,高于商品蛋鸡品种。
系统发育树、主成分分析及祖先成分分析表明品种间有明显的群体分化,河南斗鸡与商品鸡群的主成分分析发现河南斗鸡与商品肉鸡品种的遗传距离相对较近;将河南斗鸡和商品鸡群进行遗传选择信号后分析,发现河南斗鸡在神经,骨骼肌肉发育,免疫等性状经过高度选择。
本研究从全基因组水平探究了河南斗鸡的遗传多样性和群体结构,筛选出与经济相关的候选基因,为河南斗鸡遗传资源保护和利用提供参考。
通信作者:
李文婷,河南农业大学动物科技学院教授,博士,硕士生导师,第七届中国科学技术协会青年人才托举工程入选者,中原科技创新青年拔尖人才,兼任“科创中国”地方鸡种质资源保护利用产业服务团专家。主要从事地方鸡遗传资源保护与种质特性遗传基础解析工作,构建了国际首个鸡泛基因组,鉴定了鸡生长性状主效基因IGF2BP1的原因突变,开发了“神农1号”地方鸡基因组液相芯片。工作至今主持国家自然科学基金等省部级以上项目12项,发表国内外学术论文40余篇,出版教材3部,授权发明专利6项。获第二届全国博士后创新创业大赛金奖、吴常信动物遗传育种科技成果奖等。
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