伊犁鹅产蛋前后各期卵巢转录谱的构建及卵泡发育相关基因的分析

【目的】构建产蛋前后各期伊犁鹅卵巢转录组文库,结合生物信息学分析揭示不同产蛋期伊犁鹅卵巢组织差异表达基因,并鉴定出影响鹅卵巢发育的关键基因,为伊犁鹅的繁殖调控提供理论参考。【方法】选择处于开产期（KL组）、产蛋期（CL组）及休产期（XL组）的伊犁鹅各4只,屠宰后取其卵巢组织,用于构建卵巢转录组文库。通过新基因挖掘、基因差异表达、基因注释以及蛋白互作网络分析筛选出与鹅卵泡发育相关的候选基因;随机挑选8个差异表达基因,应用实时荧光定量PCR验证其表达情况。【结果】伊犁鹅卵巢组织学结果表明,在开产期时,伊犁鹅卵巢表面有大量初级卵泡,而产蛋期卵巢则显示出卵泡的层级性,在休产期卵巢中可观察到卵泡出现向内凹陷、闭锁的现象。通过转录组测序（RNA-Seq）,从构建的12个伊犁鹅卵巢cDNA文库中获得有效读数57 811 186~85 328 377条,Q30值均>93.38%,每个样品所产的测序读数于鹅参考基因组上的比对率在82.79%~89.24%。在卵巢中注释的新基因共有1 112个,单核苷酸多态性（SNP）位点总数为1 642 273~2 425 069个;SNP和插入缺失（InDel）均主要注释于内含子区域;各时期的可变剪切类型主要集中为最后1个外显子可变剪切（TSS）及第1个外显子可变剪切（TTS）。在KL vs CL、XL vs CL及XL vs KL组中分别有337、1 136和525个差异表达基因,共有差异表达基因为α2A肾上腺素能受体（ADRA2A）、表皮蛋白（CP）、非转移性黑色素瘤糖蛋白B （GPNMB）及α-1-抗胰蛋白酶样（LOC106033756）。GO功能富集分析发现,差异表达基因主要富集在肽基酪氨酸磷酸化的正调控、细胞黏附及质膜外侧等过程。KEGG通路富集分析发现,差异表达基因主要显著富集于神经活性配体-受体相互作用、ECM-受体相互作用及类固醇生物合成等。结合蛋白互作网络分析,筛选到与鹅卵巢发育相关的潜在调控因子Bruton’s酪氨酸激酶（BTK）、血小板源性生长因子受体α（PDGFRA）、整合素β3（ITGB3）等。实时荧光定量PCR结果显示,RNA-Seq结果准确可靠。【结论】本研究揭示了产蛋前后各期伊犁鹅卵巢组织中的基因表达差异,筛选到影响伊犁鹅卵巢发育的神经活性配体-受体相互作用、ECM-受体相互作用、类固醇生物合成等重要通路与BTK、PDGFRA和ITGB3等关键候选基因,为了解鹅卵巢组织调控产蛋性能的分子机制提供了理论支撑。     

鸭产蛋量相关遗传变异和功能基因筛选及鉴定

【目的】 通过高通量混池重测序和选择清除分析比较鸭不同产蛋量组间基因组显著差异区域内的SNP和基因差异,以筛选和鉴定出鸭产蛋量相关的遗传变异位点和功能基因,为通过分子遗传育种手段提高鸭产蛋性能提供依据。【方法】 根据金定鸭群体开产后150 d内个体产蛋量情况,选择2种极端表型,分为高产蛋组（CH）和低产蛋组（CL）。基于混池全基因组重测序和选择清除分析技术筛选不同鸭产蛋量组间基因组显著差异区域内的SNP及相关功能基因,通过单个样本PCR扩增子测序对筛选的产蛋量相关SNP进行验证,对筛选的候选基因进行GO功能和KEGG通路富集分析,确定候选基因参与的最主要生化代谢途径和信号转导途径,并分析不同基因型间产蛋量高低差异。【结果】 在低产蛋量组和高产蛋量组分别获得192 071 438和229 836 820条的clean reads,共定位到的SNP差异极显著区间为1 368个,受选择候选基因为214个,而且这些区间和基因主要位于Z号染色体,主要包括KDM4C、LURAP1L、PTCH1、PRUNE2、TRPM3和VPS13AD等基因。验证结果表明重测序结果准确。GO功能分析表明,受选择基因在分子功能、细胞组分和生物过程3个本体中均有富集。KEGG通路富集分析表明,受选择基因主要富集到代谢途径、肌动蛋白骨架调节、真核生物核糖体发生等信号通路。鉴定出候选基因KDM4C上Z-28286537、Z-28286879、Z-28288421、Z-28434122和Z-28436368位点,LURAP1L基因上Z-30802227位点、TRPM3基因上Z-36500134、Z-36503668、Z-36534782、Z-36684262、Z-36710928和Z-36732487位点,VPS13A基因上Z-37498270和Z-37513004位点,PTCH1基因上Z-41510597位点显著影响鸭的产蛋量（P<0.05）。【结论】 鸭Z号染色体上存在多个与鸭产蛋量显著相关的SNPs位点及相关基因,本研究结果为通过分子遗传育种手段提高蛋鸭产蛋性能提供了依据。     

晋南牛遗传结构特征及选择信号分析

【目的】阐明晋南牛的遗传结构特征，通过选择信号检测挖掘与晋南牛经济性状相关的候选基因，探究其在进化过程中的受选择情况。【方法】对晋南牛和红安格斯牛全基因组测序数据进行分析，鉴定2个群体的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)标记，分析其在基因组的位置及其结构特征，基于SNP信息进行主成分分析(PCA)、构建状态同源矩阵(IBS);采用群体遗传分化指数(Fst)和核苷酸多样性比值(θ_π)方法联合筛选晋南牛基因组受到强烈选择的区域，并对筛选到的受选择基因进行数量性状基因座(QTL)定位、GO功能和KEGG通路富集分析。【结果】晋南牛群体SNPs位点主要分布于基因间区域，其次位于内含子区域。PCA和IBS分析结果表明，晋南牛和红安格斯牛2个群体间不存在杂交现象，且晋南牛群体中个体间遗传距离较远。通过Fst和θ_π联合分析共筛选到188个潜在受选择区域。QTL分析结果表明晋南牛的选择信号多与生长、肉质及抗病性状相关。GO功能和KEGG通路富集分析显示，筛选到晋南牛强受选择的与经济性状相关的候选基因11个...     

全基因组重测序探究晋南牛优势性状的分子基础

【目的】探究晋南牛优势性状所基于的遗传基础，为后续晋南牛种质资源利用以及分子育种提供参考。【方法】采集12头健康的纯种晋南牛耳缘组织，提取基因组DNA进行全基因组重测序，将测序数据以及NCBI数据库12头红安格斯牛基因组数据比对到牛参考基因组(ARS-UCD1.2),检测群体SNPs位点，采用ANNOVAR软件对变异位点进行注释；对晋南牛与红安格斯牛变异基因进行韦恩分析，筛选晋南牛特异性变异基因并进行GO功能和KEGG通路富集分析，采用Cytoscape软件将显著富集的变异基因进行功能互作分析。【结果】晋南牛基因组DNA测序共获取clean reads 2 621 153 222条，Q30平均值达93.5%,碱基分布均匀且无明显偏向性，平均测序深度11.19×,覆盖率(≥4×)平均值为92.64%;检测到SNPs位点117 773 201个，注释外显子区域获得nonsynonymous、stopgain/stoploss SNPs共405 506个，覆盖于16 690个基因，筛选出晋南牛特异性变异基因5 289个。GO功能和KEGG通路分析表明，基因广泛富集于线粒体、核糖体、细胞器膜相...     

基于全基因组重测序解析皮山红羊群体遗传结构及产羔数候选基因研究

【目的】皮山红羊是分布于新疆和田地区的新发现多羔性地方绵羊品种。本研究基于全基因组重测序技术从基因组水平上了解皮山红羊的群体遗传结构及产羔性状受选择信号区域,并对候选基因进行验证。【方法】选择30只连续产2～3羔的经产皮山红羊母羊为高繁组(high fertility, HF),30只连续产单羔的经产皮山红羊母羊为低繁组(low fertility, LF),对这两个群体进行全基因组重测序。应用主成分分析(PCA)、系统进化树、群体遗传结构及全基因组扫描(Fst&θπ)等综合分析法确定候选区域,进一步筛选皮山红羊产羔性状候选基因。采用飞行质谱分型技术对候选基因进行分型验证。【结果】皮山红羊高、低繁殖组群体连锁不平衡(LD)分析衰减曲线相似,系统进化树显示两组群体分化程度不明显。PCA结果显示,两个群体明显聚成一簇,个别个体离群,其位置及相互关系符合进化树结构以及群体结构结果。设置同时达到Top 1%Z(Fst)值和θπ值的窗口为候选区域,共注释229个强选择信号,HF和LF组注释基因分别为86和143个,其中筛选到42个可能与繁殖性状相关的候选基因,如MARF1、CHGA、BM...     

儋州鸡体尺性状全基因组关联分析

【目的】 挖掘影响地方鸡体尺性状的有效SNP位点及功能基因, 给儋州鸡育种工作提供有效的数据基础和理论支撑。【方法】 共采集200只儋州鸡血样并提取基因组DNA, 利用10×全基因组重测序技术获得全基因组SNP标记并对试验个体基因型进行分型。使用EMMAX软件基于混合线性模型对70日龄的儋州鸡体尺性状(胫长、胫围、体斜长、胸宽、髋骨宽、胸深、龙骨长)进行全基因组关联分析。【结果】 共发现与胫长性状和胫围性状基因组水平显著相关的SNPs位点有12和8个, 与胫长性状相关SNPs分别定位于1、2、4和8号染色体上; 与胫围性状相关的SNPs定位于2、4、8和13号染色体上。预测与胫长相关的候选基因为KCNA1、TPK1、EZH2、FSTL5和AMY2A基因, 与胫围相关的候选基因为TPK1、FSTL5、AMY2A、TGFBI、LECT2和IL-9。通过KEGG通路分析和GO注释发现, 8个基因参与钾离子跨膜转运、硫胺素新陈代谢、细胞增殖、钙离子结合、骨骼肌卫星细胞维持与骨骼肌再生、细胞受体相互作用、生长因子活性等生物学进程。【结论】 本研究发现了20个与儋州鸡体尺性状关联的SNPs位点, 并筛选到8个目标性状候选基因, 为儋州鸡育种提供候选的分子标记, 为地方鸡标记辅助选择提供新的思路。     

中畜草原白羽肉鸭与樱桃谷鸭的遗传差异分析

【目的】 通过基因组重测序技术对中畜草原白羽肉鸭与樱桃谷鸭的遗传差异进行分析，追溯两个品种鸭在不同人工选择下的基因组变异机制，以此阐明优异性状形成的遗传基础。【方法】 选择樱桃谷鸭商品代和中畜草原白羽肉鸭商品代各16只进行基因组重测序，过滤掉高缺失率与最小等位基因频率较低的位点，获得高质量SNPs用于后续分析；对两品种的基因型数据进行主成分分析（PCA）确定其遗传分化情况；采用群体遗传分化指数（Fst）和群体核酸多样性比值（Pi）两种分析方法综合筛选中畜草原白羽肉鸭和樱桃谷鸭的受选择信号。【结果】 主成分分析结果显示，中畜草原白羽肉鸭和樱桃谷鸭分化显著。以10 kb窗口5 kb步长分别计算Fst与Pi分析值，取前1%作为阈值（Fst>0.177，Pi>0.885），在两种分析方法的信号重叠区域共筛选到410 kb候选区域，共注释到21个候选基因。对候选基因进行GO与KEGG富集分析发现，12个基因显著富集到细胞组分和分子功能两大类中（P<0.05），2个基因显著富集到代谢相关通路（P<0.05）。这些基因中，与脂质代谢、氨基酸代谢、免疫调控相关的基因包括PDE3A、PRKAR2B、SEMA5A、SHANK2、STXBP6与LOC101803508（GOLGB1）受到了强选择。【结论】 虽然樱桃谷鸭与中畜草原白羽肉鸭均源自北京鸭，但经过不同强度、不同方向持续的人工选育，2个品种明显分化，且中畜草原白羽肉鸭具有更高的遗传多态性。筛选到了2个品种间一系列遗传分化候选基因，并重点挖掘了参与白羽肉鸭风味肉品质调控的相关基因，为后续研究不同白羽肉鸭品种特征、筛选品种特异性分子标记提供了参考。     

基于单细胞转录组测序技术筛选牛体内囊胚性别特异性基因

【目的】探究牛体内雌性和雄性囊胚在mRNA水平上的特异性差异,挖掘雌性和雄性囊胚发育差异相关候选基因。【方法】参考GenBank中牛牙釉质基因（AMEL）序列（AMELX基因,登录号：NM_001014984.1;AMELY基因,登录号：NM_174240.2）设计引物,以胚胎内细胞DNA为模板,采用巢式PCR扩增技术鉴定单个牛体内囊胚的性别。选用确定性别的单个雌性和雄性囊胚为试验材料,采用Smart-Seq2扩增技术构建单个胚胎测序文库,应用Illumina HiSeq Xten高通量测序平台对单个胚胎进行单细胞转录组测序（scRNA-Seq）,并进行了基因差异表达、GO功能和KEGG通路分析。【结果】通过巢式PCR扩增胚胎内细胞中的AMEL基因,确定了胚胎性别;基因表达分析筛选出两组之间差异表达基因（DEGs）6 160个,其中雌性特异性基因675个,雄性特异性基因305个;GO功能注释发现雌性特异性基因显著注释在核苷酸结合、信号转导调控、多细胞生物发育、细胞骨架等条目,雄性特异性基因显著注释在氧化磷酸化、线粒体、线粒体内膜、核糖体等条目;KEGG通路富集分析发现7条与雌性和雄性囊胚发育差异相关的通路,分别为代谢途径、糖酵解、磷酸戊糖途径、细胞衰老、氧化磷酸化、调节干细胞多能性的信号通路和Wnt信号通路;并利用GO和KEGG结果筛选出5个在牛体内囊胚期胚胎发育过程中具有直接或间接作用的基因：FBP1、GADD45G、FHL2、FOSB和WNT2B。【结论】牛体内雌性和雄性囊胚之间存在广泛的转录差异,性别特异性基因FBP1、GADD45G、FHL2、FOSB和WNT2B可能是直接或间接影响胚胎发育的关键基因。     

基于全基因组重测序筛选绵羊经济性状候选基因

本文旨在通过全基因组重测序筛选绵羊经济性状有关的候选基因。利用小尾寒羊和萨福克羊各9个个体全基因组数据进行分析,计算群体分化指数(Fst)进行选择信号分析,对受选择区域进行基因注释和富集分析。共筛选出391个受选择区域(top5%ZFst值);基因本体富集(GO)分析显示,受选择的区域基因主要与G蛋白偶联的嘌呤核苷酸受体的活性和G蛋白偶联的核苷酸受体的活性有关(P<0.01);KEGG通路分析结果表明,这些基因显著富集在嗅觉传导、花生四烯酸代谢和系统性红斑狼疮信号通路(P<0.01)。ZFst值大于5的选择信号区域有51个(89个基因),其中注释到46个基因与生长发育、疾病和抗病、适应性、乳品质、生殖、毛和被毛颜色性状有关。研究结果为深入研究绵羊的经济性状形成的遗传基础和进行绵羊遗传改良提供科学依据。     

扬州鹅ACSF2和MAGI-1基因多态性及其与产蛋性状的关联分析

本研究旨在探讨ACSF2和MAGI-1基因多态性对扬州鹅产蛋性状的影响,以期筛选出可用于提高扬州鹅产蛋性能的分子标记。采用PCR扩增结合直接测序的方法对ACSF2和MAGI-1基因内含子区域进行单核苷酸多态性（SNP）检测,分析SNP的遗传多样性及其与产蛋性状的关联性。结果显示,扬州鹅ACSF2基因内含子中有1个与扬州鹅产蛋性能相关的SNP位点,为Record-106582 A>C,包含3种基因型,分别为AA、AC和CC。关联分析结果显示,Record-106582 A>C位点对产蛋量有显著影响,AA基因型扬州鹅的产蛋量显著高于AC和CC基因型个体。本研究中MAGI-1基因Record-106975 A>G突变位点对扬州鹅群体产蛋量、开产体重和蛋重均无显著影响。结果表明,ACSF2基因对扬州鹅部分产蛋性状有显著影响,可作为扬州鹅早期选育的分子标记。     

基于SNP芯片的海南猪全基因组选择信号分析

旨在通过检测海南猪全基因组上的选择信号,以挖掘与海南猪重要经济性状相关的候选基因,并解析讨论海南猪在进化驯化历史中的受选择情况.本研究利用68头海南猪的GeneSeek Genomic Profiler Procine SNP 80K芯片数据,使用整合单倍型分数(integrated haplotype score,i...     

新疆黑蜂基因组选择信号分析

【目的】 分析新疆黑蜂(Xinjiang Black bee)与4个引进西方蜜蜂品种间的遗传进化关系，并通过检测基因组选择信号，发掘新疆黑蜂重要种质特性相关的候选基因。【方法】 对新疆黑蜂、意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)、高加索蜂(Apis mellifera caucasica)、卡尼鄂拉蜂(Apis mellifera carnica)、欧洲黑蜂(Apis mellifera mellifera)共5个蜂种50个蜂王个体和1个长白山中华蜜蜂蜂王(Apis cerana cerana)样本进行全基因组重测序数据分析，鉴定新疆黑蜂的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)标记，以长白山中华蜜蜂为外群利用邻接法构建系统进化树以阐明新疆黑蜂的进化关系，利用SNP信息进行新疆黑蜂的主成分分析、群体遗传结构分析及连锁不平衡分析;采用群体遗传分化指数(Fst)和核苷酸多样性比值(θπ)方法检测新疆黑蜂与其他西方蜜蜂群体间的选择信号，并对提取到的受选择区域候选基因进行GO功能和KEGG通路富集分析。【结果】 在新疆黑蜂中共鉴定出1 728 216个SNPs，其中18 526个非同义突变位点是后续研究新疆黑蜂遗传特性候选的SNPs位点;系统进化树和主成分分析结果表明，新疆黑蜂与其他蜂种间存在一定差异，其与卡尼鄂拉蜂、意大利蜂、欧洲黑蜂亲缘关系较近，与高加索蜂亲缘关系较远。群体遗传结构分析表明，在K>3时，新疆黑蜂来自一个与意大利蜂、高加索蜂、卡尼鄂拉蜂、欧洲黑蜂完全不同的独立祖先亚群。连锁不平衡分析表明，新疆黑蜂进化过程中受选择强度较大。GO功能富集分析结果表明，新疆黑蜂受选择基因主要富集于物质代谢、繁殖、信号转导等生物过程，细胞组分富集在细胞器、核小体、染色质和膜等，分子功能主要富集在有机环状化合物结合、离子结合等，并筛选到了Cyp314A1、Trichohyalin-like、CCDC112、Sorbitol dehydrogenase、SPI-3、Fer3HCH、TNS1、Pten、ADSL、Octβ2R、AFFG1、ARHGEF17共12个候选基因。KEGG通路富集分析结果表明，新疆黑蜂受选择基因主要富集于嘌呤代谢、胞吞作用、磷酸肌醇代谢等信号通路。【结论】 利用基因组SNP标记揭示了新疆黑蜂的遗传结构和独立遗传背景，选择作用主要体现在新疆黑蜂品种形成过程中的抗寒、繁殖、生长发育、抗病等方面，研究结果可为中国新疆黑蜂的遗传进化、资源评价及地方蜂种资源的保护利用提供重要遗传信息。     

牦牛皱胃全长转录组测序分析

【目的】 获得牦牛(Bos grunniens)皱胃全长转录组数据库,深入挖掘牦牛皱胃功能基因。【方法】 采用PacBio Sequel高通量测序系统,使用单分子实时(single molecular real time,SMRT)测序技术对成年牦牛皱胃全长转录组进行测序,对原始数据进行质控和去冗余分析,再比对参考基因组获取过滤后的非重复序列(Unigenes),使用多种生物信息软件对牦牛皱胃全长转录本数据进行功能注释、转录因子注释、编码区预测、简单重复序列(simple sequence repeats,SSR)分析及可变剪接分析。【结果】 通过测序共获得14467420条子序列,平均子序列长度为3 344.23 bp,质控得到循环一致性序列(CCS)有296840条,全长非嵌合(FLNC)序列有277 402条,过滤和去冗余后对比参考基因组最终获得8 556条Unigenes。通过与NR、Swiss-Prot、KEGG、KOG、eggNOG、GO和Pfam数据库比对,对Unigenes进行注释,其中NR数据库注释了8 544条Unigenes;Swiss-Prot数据库注释了8 475条Unigenes;KEGG数据库注释了1721条Unigenes;KOG数据库注释了6 572条Unigenes;eggNOG数据库注释了8491条Unigenes;GO数据库注释了7 725条Unigenes;Pfam数据库注释了8 162条Unigenes。此外,经鉴定或预测,还获得了943个转录因子、8544个编码区片段、3596个SSR位点和1 825个可变剪接事件。【结论】 本研究获得了较为可靠的牦牛皱胃全长转录组数据,可为进一步研究牦牛皱胃生物学特性、相关代谢途径、信号通路及其分子机制提供数据支持。     

基于全基因组重测序技术的狮头鹅Indel标记分析

旨在利用重测序技术分析狮头鹅基因Indel差异并探讨其产蛋调控通路。本研究选用产蛋量有差异的成年狮头鹅和吉林白鹅母鹅各5只,采用全基因组重测序方法,对两个品种基因组水平的插入缺失突变情况进行比较分析。结果表明,测序共得到350.35 Gb数据,其中Q20与Q30平均值分别为96.74%、92.19%;通过注释分析发现了748 821.2个Indel变异位点。10只试验鹅的Indel位点在编码区（CDS）的分布趋势和数量与参考基因组相似,其中有11 737个Indel位点导致了插入或删除;在此基础上,进一步分析筛选产蛋相关通路,发现在GnRH信号通路、雌激素信号通路、催产素信号通路、催乳素信号通路以及孕酮介导的卵母细胞成熟通路中分别有15、1、1、1、18个变异基因参与狮头鹅产蛋调控。结果显示,通过Indel位点分析表明,GnRH信号通路、雌激素信号通路、催产素信号通路、催乳素信号通路和孕酮介导的卵母细胞成熟通路均与狮头鹅产蛋有关,并进一步筛选出可能的产蛋相关基因。这些数据将为我们研究狮头鹅繁殖性能提供有效基础和依据。     

蒙古羊不同尾椎数相关选择信号的挖掘研究

通过对比不同尾椎数的蒙古绵羊群体在基因组上的遗传分化水平,对全基因组选择信号、蒙古羊尾长性状的相关基因及可能的突变位点进行检测,试图解析尾椎形成的分子机制。基于全基因组重测序数据,使用两组群间的遗传分化系数(Fst)和遗传多样性比率(pi ratio)检测尾椎选择信号,将Fst值和pi ratio较大的染色体区段作为受选择候选区域。结果表明,共找到76个选择区域,这些区域分别落在了尾脂肪沉积和骨骼发育的QTL上,进一步对这些候选区域所包含的63个基因进行基因功能及通路的注释分析,富集到骨骼再生相关的Wnt和FGF信号通路,同时发现LRP6等功能候选基因。该研究确定了与尾椎数相关的受选择区域,推测不同尾椎数蒙古绵羊群体的形成可能由非基因编码区域的一个或者多个突变造成。