基于GBS技术对梅花鹿、马鹿及其杂交后代基因组SNP特征的分析

旨在利用基因分型测序(genotyping by sequencing,GBS)技术对梅花鹿、马鹿及其杂交后代(F1、F2)基因组的SNP特征进行分析。本试验采用GBS技术对梅花鹿(63个)、马鹿(12个)及其杂交后代(F1代112个,F2代38个,未知类型个体1个)共226个个体的血液基因组DNA进行测序,并利用本实验室前期110只梅花鹿、197只马鹿和1只F1代杂交鹿的测序数据,以梅花鹿全基因组为参考序列进行比对分析。结果,226个个体共产生Clean data 322.683 Gb,平均每个样品1 427.802 Mb;将所有样本作为一个群体检测SNP变异,共检测出SNP位点23 943 582个,质控过滤后得到SNP位点31 630个。对31 630个SNPs使用最大似然(maximum likelihood, ML)法构建的分子进化树显示,梅花鹿、马鹿、F1及F2代区分明显。对梅花鹿和马鹿的SNPs进行比对分析,筛选出可用于鉴别马鹿、梅花鹿、F1、F2的物种特异SNP位点1 032个(马鹿特异SNP位点474个,梅花鹿特异SNP位点558个),计算结果显示,F1代个体包含马鹿特异SNPs的比例主要在40%～60%之间,F2代个体含马鹿特异SNPs的比例主要在10%～30%之间,马鹿个体中不含梅花鹿的特异SNPs,梅花鹿中55.49%的个体不含马鹿特异SNPs,17.34%的个体含马鹿特异SNPs的比例低于1%,13.29%的个体含马鹿特异SNPs的比例在1%～10%之间,其余个体含马鹿特异SNPs的比例为10%～20%(其中有一个个体含马鹿特异SNPs的比例为33.3%)。该研究为花马杂交鹿后代的鉴定提供了可靠标记,并定量估计了F1和F2代个体含马鹿特异SNPs的比例,马鹿个体中不含梅花鹿的特异SNPs,这对梅花鹿、马鹿及其杂交后代(F1、F2)的鉴别具有重要意义。     

马鹿特异性SNP分子标记的验证

试验旨在对基于基因分型测序（genotyping by sequencing,GBS）技术筛选出的马鹿特异性SNPs位点的准确性进行验证,为梅花鹿、马鹿及其杂交后代的鉴别提供可靠的分子遗传标记。随机选取30个马鹿特异性SNPs位点,根据SNPs位点前后各200 bp的序列,利用Primer Premier 6.0软件设计特异性引物,以随机选取的验证样本DNA作为模板进行PCR扩增,并进行Sanger测序,对测序结果利用BioEdit软件进行峰图的观察,利用Mega 6.0软件对测序得到的序列进行比对分析并观察每个特异性SNP位点在不同验证群体中的基因型,对每一个马鹿特异性位点的峰图和比对信息进行统计分析。结果表明,30个马鹿特异性位点中有28个和前期研究结果一致,其中1个SNP位点（SNP3）中G等位基因在梅花鹿中的基因频率为0.05,而G等位基因在马鹿中的基因频率为1,G等位基因在马鹿个体中的基因频率比在梅花鹿个体中高,同时,利用SPSS 22.0进行统计分析发现,该位点在马鹿和梅花鹿中基因型分布表现出显著性差异（P<0.05）;另外1个SNP位点（SNP5）中T等位基因在梅花鹿的基因频率为0.15,而在马鹿中的基因频率为1,且这个SNP位点在梅花鹿和马鹿中基因型分布差异显著（P<0.05）,所以这2个位点仍然可以作为马鹿的特异性SNPs位点。研究结果说明了GBS测序筛选出的马鹿特异性SNPs可以作为鉴定的分子标记,对梅花鹿、马鹿及其杂交后代的鉴别奠定了理论基础。     

基于重测序技术的塔河马鹿特异性SNP位点筛选

【目的】 筛选出塔河马鹿高质量的单核苷酸多态性位点(SNP),构建特异性分子遗传标记,为塔河马鹿的纯种鉴别提供参考。【方法】 对国家特种经济动物资源共享平台1999年收集整理的32份塔河马鹿血液DNA样本进行全基因组重测序,与梅花鹿染色体级别的参考基因组进行比对,统计比对率、覆盖度和测序深度。用SNPEff统计每条染色体上SNP位点的分布,用SNPhylo基于位点构建分子进化树,用VCFTOOLS计算遗传分化指数(Fst),按降序排序并设定阈值Fst≥0.25,淘汰不符合条件位点,用R语言进行主成分分析(PCA),统计33条染色体排名前1 500的SNPs位点,提取前100个SNPs集合的特征值,分别进行主成分分析。【结果】 全基因组重测序结果表明,32份质检合格的塔河马鹿血液基因组DNA有效数据量为868 791 354 600 bp,测序质量均符合后续数据分析要求。32份样品测序数据的平均比对率为98.06%,平均覆盖度为97.66%,平均深度为6.787。过滤后得到20 139 122个高质量的SNPs位点,其中4号染色体上SNPs分布最多,90%以上的变异位于基因间和外显子区域。建树后候选特异性SNPs位点数为12 050 781个。使用VCFTOOLS筛选得到544 717个SNPs位点。选取每条染色体排名前1 500的SNPs位点进行主成分分析,主成分分析结果显示,当SNPs从49 500降至100时区分效力没有下降,最终筛选出100个特异性强、稳定性高的塔河马鹿SNPs位点。【结论】 通过全基因组重测序技术和生物信息学分析得到了100个塔河马鹿特异性SNPs位点,为塔河马鹿的纯种鉴别以及核心种质的筛选工作提供了理论依据。     

皖岳黑猪基因组遗传变异分析及特征SNPs挖掘

旨在揭示皖岳黑猪全基因组遗传变异情况，筛选皖岳黑猪特征分子标记SNP位点。本研究随机选取体重达110 kg的24头皖岳黑猪进行全基因组重测序，检测皖岳黑猪全基因组变异类型、分析群体遗传多样性参数；结合公共数据库信息，下载北京黑猪、杜洛克、大白猪、蓝塘猪、民猪、深县黑猪的SNPs信息，利用挑选最大分类能力方法，将7个品种133个个体的SNPs分成两个数据集，进行皖岳黑猪特征位点选择，并对筛选到的SNPs进行基因功能注释。全基因组重测序分析结果显示，皖岳黑猪群体共获得31 534 384个SNPs, 43 673个SVs, 3 258个CNVRs,并筛选出33个皖岳黑猪特异位点；对33个SNP位点所注释基因进行功能富集分析，发现它们与生长(SUSD4、NELL1、GPC6)、繁殖(KHDRBS2、CRISP1)、免疫(NECTIN1)、神经调节及环境适应性(GRIK4)相关；群体遗传结构分析结果显示，皖岳黑猪有效群体较小为4.2,个体间的遗传距离在0.157 4～0.287 3之间，平均为0.243 5±0.022 2;皖岳黑猪群体期望杂合度为0.320,观察杂合度为0.328,多态性标记...     

基于GBS技术的新杨绿壳纯系蛋鸡SNPs检测

研究选取291只新杨绿壳纯系蛋鸡,利用Hi Seq2500测序仪对试验鸡群进行GBS测序,检测群体SNPs。结果获得267.402 Gb有效数据,平均每个样本918.910 Mb,平均测序深度为10.15,平均覆盖度为15.46%,Q30≥85%。经过严格过滤后,最终鉴定421 142个高质量SNPs(MAF≥5%),其中4 682个(1.11%)SNPs位于外显子上,8 727个(2.07%)位于基因上下游1 kb区域内,183 821个(43.65%)SNPs在内含子区域,位于基因间的SNPs有220 779个(52.42%)。将这些高质量SNPs与db SNP库进行比对,发现45 034个新的SNPs,约占总SNPs的10.4%。研究表明,GBS技术适用于新杨绿壳纯系蛋鸡基因组的SNPs开发,成本低,可为后续经济性状的全基因组关联分析和全基因组选择提供更丰富的遗传标记。     

细毛羊LAMB1基因外显子多态性及其与羊毛纤维直径的关联性分析

试验旨在研究LAMB1基因外显子在细毛羊中的多态性及其与羊毛纤维直径的关联性。基于DNA池重测序技术获得的SNPs数据,共筛选LAMB1基因外显子区域20个SNPs,利用直接测序法、PCR-SSCP及生物信息学软件对10个错义突变SNPs的准确性进行验证,利用SAS 8.1的GLM程序分析其对新疆巩乃斯种羊场育种核心群300只细毛羊的遗传效应及与被毛纤维直径的关联性。结果表明,20个SNPs中10个是同义突变SNPs;10个错义突变SNPs验证后7个发生错义突变,导致蛋白性质改变,3个呈假阳性。突变后LAMB1蛋白疏水性更强,预测是不可溶性蛋白。SNP5中TT基因型个体纤维直径显著高于TC和CC基因型个体（P<0.05）,SNP9中GG和TT基因型个体纤维直径显著高于GT基因型个体（P<0.05）。虽然DNA混池全基因组重测序技术完整地检测到基因的SNPs,并将假阳性最小化,但还需要对结果进行验证。研究揭示LAMB1基因外显子多态性丰富,突变SNPs在外显子中分布不平衡,LAMB1基因SNP5（rs159769941）和SNP9（rs159769901）可以考虑作为影响细毛羊被毛纤维直径的有效遗传标记。     

猪PGRMC2基因启动子区多态性的生物信息学分析

本研究以大白猪的基因组DNA为模板,通过混池测序鉴定PGRMC2基因启动子区的多态位点(SNPs),以分析该基因启动子区突变前后转录因子结合位点和Cp G岛的变化。运用生物信息学软件预测其核心启动子区域、转录因子结合及Cp G岛。结果表明:在220头大白猪个体中,检测到PGRMC2基因启动子区存在2个SNP位点,分别为C-1283 T和T-372 C。且这2个SNP均导致PGRMC2基因的转录因子结合发生改变。C-1283 T突变导致1个转录因子结合位点消失(即ASP-CYP21);T-372C突变导致1个转录因子结合位点消失(AP-1-DNA_polyme),9个新的转录因子结合位点产生(E1A-BS5、Trex/MEF3compo、E-box CS、Myo D-MCK-right、NFkappa E1site、NF-mu-E1CS、kappa-E2CS1、lambda5-site F、m TDT-site F等)。由此,推测SNPs可能对PGRMC2基因表达调控发挥重要作用。     

中国牛种布鲁菌弱毒疫苗株A19 SNP位点的研究

为鉴别我国牛种布鲁菌弱毒疫苗株A19与野生菌株,运用生物信息学方法结合基因测序,对疫苗株A19基因组SNP位点分析筛选,选取其中部分SNP位点,通过与布鲁菌常见种、生物型标准参考菌株和弱毒疫苗株基因组SNP位置核苷酸测序比较,验证SNP位点的A19特异性。结果表明,共筛选获得A19基因组29个SNP位点,验证ClpX G825-C825、LysR A605-C605、Omp2b G503-A503这3个SNP位点为A19（或S19）特异,揭示了A19基因组SNP位点分布情况,为疫苗株 A19与野生菌株鉴别提供了分子依据。     

鸭胸肌肉色性状全基因组关联分析

试验旨在利用全基因组关联分析（GWAS）定位影响鸭胸肌肉色性状的候选基因及分子标记,探究肉色性状的遗传基础。本研究中,共测定了555只北京鸭×野鸭F2代资源群体的3种胸肌肉色性状（包括红度a^*、黄度b^*、亮度L^*）。利用北京鸭×野鸭F2代资源群体胸肌肉色性状数据并结合全基因组重测序数据进行全基因组关联分析,检测影响胸肌肉色性状的相关基因及可能的因果变异位点。结果显示,肌肉亮度L^*、红度a^*、黄度b^*均属于低遗传力性状,遗传力分别为0.23、0.12、0.13,且肌肉黄度b^*变异系数较大（26.18%）。通过相关性分析可知,肌肉黄度与红度存在较强正表型相关（r=0.52）,肌纤维直径与肌肉黄度存在弱负相关性（r=-0.16）。利用混合线性模型进行GWAS,发现了1个SNP与肌肉黄度b^*潜在显著关联（-log₁₀ P=8.28）。对最高效应SNP进行连锁不平衡检验,发现42个SNPs与最高点SNP存在高相关性（r²>0.4）,这些SNPs位于9号染色体0.37~0.43 Mb之间,区间中共包含7个基因。通过转录组测序数据分析,发现只有5个基因在胸肌组织中表达。对这5个基因进行功能注释,确定硒蛋白T（SELENOT）基因为影响肌肉黄度的候选基因。该结果为解析鸭胸肌肉色性状和提高鸭肉品质的遗传改良提供重要参考。     

蛋鸡直肠重量全基因组关联分析

直肠发育在蛋鸡健康生长生产中发挥着重要作用,尤其是直肠黏膜免疫功能,与畜禽免疫机制的建立息息相关。本研究通过对白来航鸡与东乡绿壳蛋鸡杂交所得F2代个体的直肠重量进行测量,并运用SNP芯片检测其基因分型。根据SNP检测数据运用SAS进行遗传评估,用全基因组混合模型关联算法GEMMA进行单变量全基因组关联分析（GWAS）。结果表明,直肠重量表现出中等遗传力水平（0.34）。GWAS鉴定出3个SNP与直肠重量显著相关,分别位于3号染色体的79252286、15号染色体的3307271和17号染色体的1366852,对应HTR1B、RIMBP2和CACNA1B 3个基因,它们可能是影响直肠重量的重要SNP位点和基因。本研究结果为揭示蛋鸡直肠发育的机制和遗传育种提供了参考。     

梅花鹿MSRB3基因多态性及其与茸重性状的关联分析

【目的】 本研究旨在探索梅花鹿甲硫氨酸亚砜还原酶B3（methionine sulfoxide reductase B3，MSRB3）基因多态性及其与茸重性状的关联性。【方法】 选取高、低产茸量的梅花鹿各8只，应用DNA直接测序法检测基因变异位点。采用MassARRAY^® SNP分型技术对314头24月龄梅花鹿MSRB3基因进行基因分型，并结合梅花鹿茸重性状数据进行了关联分析和单倍型分析。【结果】 在梅花鹿MSRB3基因中共发现6个SNPs位点，其中2个SNPs位点位于外显子区域，且突变均未引起氨基酸改变，属于同义突变，其余4个SNPs位点均存在于内含子区域。分型结果显示4个样本未分型成功，其余310个样本进行后续分析。各位点观测杂合度和期望杂合度基本一致，g.44455582 T>C、g.44455759 C>T、g.44414424 T>C、g.44350306 T>C及g.44340836 G>A等5个位点的杂合度较高，均属于中度多态（0.25<PIC<0.5），g.44340734 G>C位点杂合度较低，属于低度多态（PIC<0.25）。卡方检验结果表明，g.44455759 C>T位点偏离Hardy-Weinberg平衡状态（P<0.05），其他5个位点均处于Hardy-Weinberg平衡状态（P>0.05）。对6个SNPs位点的不同基因型与梅花鹿茸重的关联分析结果表明，g.44455582 T>C位点的TT基因型个体茸重极显著高于CC和TC基因型（P<0.01）。单倍型分析结果显示，g.44340734 G>C和g.44350306 T>C、g.44455582 T>C和g.44455759 C>T位点存在强连锁，各产生3种单倍型，在Block 2区块中单倍型TC茸重显著高于单倍型CT （P<0.05）。【结论】 MSRB3基因与梅花鹿茸重性状密切相关，g.44455582 T>C位点和单倍型TC可作为筛选高产梅花鹿的分子标记。     

梅花鹿成纤维细胞因子受体2基因多态性及其与茸重性状的关联分析

【目的】探索梅花鹿成纤维细胞因子受体2(fibroblast growth factor receptor 2,FGFR2)基因多态性及其对茸重性状的影响。【方法】应用直接测序法对梅花鹿FGFR2基因的全部外显子进行测序分析,通过MassARRAY^® SNP分型技术对314头24月龄梅花鹿进行基因分型和单倍型分析,分析FGFR2基因不同基因型和单倍型与茸重的关联性。【结果】在梅花鹿FGFR2基因中共发现12个多态性位点,其中5个位于外显子区域,且突变均未引起氨基酸改变,属于同义突变,其余7个位点均存在于内含子区域。分型结果显示,g.80975864 T>G位点未分型成功,后续对其余11个位点进行了分析,g.80943673 T>C、g.80943683 C>A及g.80938352 C>T 3个位点属于中度多态位点(0.25＜P＜0.5),其余位点均属于低度多态位点(P＜0.25)。χ²检验结果表明,g.80998742 G>A和g.80987708 G>A 2个位点偏离Hardy-Weinberg平衡(P＜0.05),其他9个位点均处于Hardy-Weinberg平衡(P＞0.05)。关联分析结果表明,11个多态性位点各基因型之间的茸重差异均不显著(P＞0.05)。单倍型结果显示,FGFR2基因存在5种单倍型,不同单倍型间梅花鹿茸重差异均不显著(P＞0.05)。【结论】FGFR2基因的11个突变位点可能不是影响梅花鹿茸重性状的关键位点。     

一例梅花鹿布氏杆菌和日本乙型脑炎混合感染的诊断

2018年3月17日,贵州省某梅花鹿场的梅花鹿(Cervus nippon)出现关节肿大、下颌肿大、睾丸单侧肿胀,还伴有严重的跛行等症状。采集4份该发病梅花鹿的血样送检。检测结果表明,通过虎红平板凝集试验2份血样检测出了布氏杆菌感染,4份血样经RT-PCR均扩增出了JEV NS1部分基因的特异性条带,PCR产物测序结果分析显示,4份梅花鹿血样的JEV NS1基因(GZ-015、GZ-019、GZ-022、GZ-039)间的核苷酸同源性分别为99. 9%、99. 3%、99. 4%,与强毒株SA-14、国内外的疫苗株及四川、吉林等地的JEV分离株之间核苷酸同源性为99%以上,GZ-015、GZ-019、GZ-022、GZ-039与强毒株SA-14、弱毒株、国内外的疫苗株及四川、吉林等地的JEV分离株处于同一个较大的遗传进化分支。     

梅花鹿与欧洲马鹿染色体水平基因组的比较研究

旨在从基因组层面揭示梅花鹿与欧洲马鹿的起源进化，找到与进化过程相关的信号通路并与表型进行关联。本试验以成年雌性梅花鹿与成年雄性欧洲马鹿染色体水平基因组作为研究对象，利用比较基因组学的方法对梅花鹿和欧洲马鹿基因组进行染色体共线性分析，获得两个物种间基因组序列的同源关系和基因组发生的染色体倒位现象，并对被倒位截断和在倒位内部未被截断的两类基因分别进行GO和KEGG功能富集分析；同时对两个物种染色体上的基因进行共线性分析，识别二者基因组间的直系同源区域，检测直系同源基因，估算两个物种的分化时间。结果显示，梅花鹿与欧洲马鹿基因组表现出同源性，有27条染色体的同源性在95%以上；通过基因组的比对确定了梅花鹿的23号染色体是X染色体；而对染色体倒位的统计及基因的GO和KEGG功能富集分析发现，梅花鹿基因组共有37 847个倒位，片段长度为1~5 kb的倒位数目最多；而倒位涉及基因的GO功能富集的生物学过程及分子功能有嗅觉中化学刺激的检测、嗅觉感觉、嗅觉感受器活动、信号传感器活动；KEGG富集的是嗅觉传导信号通路。而梅花鹿与欧洲马鹿基因共线性分析共检测出79个同源区段，12 629个直系同源基因，利用同源基因的同义突变率（Ks）估算出梅花鹿与欧洲马鹿的分化时间是0.318 MYA （millions of years ago）。本研究利用比较基因组学的方法，获得了梅花鹿与欧洲马鹿基因组间的同源关系以及两个物种染色体倒位现象，通过功能富集分析发现，染色体倒位与嗅觉表型有关，为鹿属动物染色体进化的研究提供新的理论基础。     

基于SRY基因分析梅花鹿的遗传多样性及父系类型

试验旨在研究梅花鹿SRY基因的遗传多样性及其父系类型。选取东北亚种、北海道亚种、本州亚种、指名亚种、屋久岛亚种5个亚种的144个个体,利用试剂盒和传统酚/仿(1∶1)法进行DNA的提取,采用PCR扩增和直接测序法分析梅花鹿的核苷酸多样性(Pi)、单倍型多样性(Hd)、遗传距离及系统进化关系。结果显示,试验所获序列长度为1 613bp,在第47、62、602、1 148、1 569、1 604bp处共检测到6个SNPs多态位点,占核苷酸总数的0.3%,碱基替换以碱基转换为主。通过6个SNPs多态位点确立了6种单倍型:Hap-1、Hap-2、Hap-3、Hap-4、Hap-5和Hap-6,其中Hap-4、Hap-5和Hap-6为新发现单倍型。遗传多样性由高至低依次为:指名亚种、屋久岛亚种、东北亚种、本州亚种、北海道亚种。各亚种间遗传距离最小为北海道亚种与本州亚种的距离(0.000056),最大为东北亚种与指名亚种的距离(0.001733)。基于单倍型利用邻接法构建系统进化树,结果显示,与日本梅花鹿相比,东北亚种与马鹿关系更近,东北亚种存在两大分支,日本梅花鹿各亚种间无明显分支,其他单倍型均是由Hap-3进化而来,单倍型最小跨度网络图与系统进化树一致。结果表明,东北梅花鹿存在两大父系类型,日本梅花鹿存在一个父系类型,单倍型Hap-3是日本梅花鹿的原始单倍型。     

茸鹿人工选育品种品系数量性状遗传参数的统计分析

对我国人工选育的梅花鹿和马鹿 6个品种品系的 2 0多个数量性状的遗传参数 ,进行了统计分析 ,结果表明 ,变异系数除鲜茸重的较高之外 ,其他很小 ;公鹿的留种率很低 ,茸重性状的选择差很大 ;遗传力和重复力均较高 ;世代间隔较短 ;鲜茸重的遗传进展和年改进量较大 ;梅花鹿种公鹿的种用年限较短 ,并明显低于马鹿的 ;梅花鹿品种品系间和马鹿亚种间杂交F1茸重性状和繁殖成活率性状的杂种优势率非常显著 (P <0 0 1 )。此项统计分析为茸鹿的优质高效育种、提高纯繁选育速度、杂种优势利用、杂交培育新品种和育种规化及模式提供了科学依据。     

日月山梅花鹿公鹿血清生理指标研究

对日月山养鹿场围栏放牧的10头梅花鹿公鹿的7项血清生理指标进行了测定,并与祁连白唇鹿、祁连马鹿、祁连梅花鹿的某些生理指标进行比较。结果表明,日月山梅花鹿血清总蛋白显著低于祁连白唇鹿、祁连马鹿及祁连梅花鹿(P<0.01);日月山梅花鹿血清无机磷显著低于祁连白唇鹿(P<0.01),其他血清生理指标无显著差异(P>0.05)。     

鹿生茸期配合饲料研究

根据鹿生茸期营养需要，设计一种适合梅花鹿和马鹿的配合饲料。该配合饲料由玉米、小麦麸、大豆粕、玉米DDGS、玉米蛋白饲料、玉米胚芽饼、常量元素添加剂、微量元素添加剂和维生素添加剂组成。对30只梅花鹿和30只马鹿进行饲养试验，结果表明：该配合饲料能显著提高梅花鹿和马鹿鹿茸产量和质量，降低饲料成本，提高个体产值、鹿茸售价、饲粮转化率和报酬率，直接经济效益提高1～2倍。