东方田鼠基因组及相关变异数据的测定分析

东方田鼠由于对日本血吸虫有特殊的抗感染性,在对其进行系列研究后提示这种抗感染性以及其他生物学特征是与它的基因组相关。本研究采取第二代基因组测序技术对东方田鼠进行基因组测序,经生物信息学分析获得了基因组数据概貌和单核苷酸多态性、插入缺失突变、结构变异等变异数据,其结果为:检测到94 708 732个SNP、17 069 380个INDEL、348 146个SV,同时与参考基因组进行了比较分析,发现位于外显子区段的SNP有1 860 429个,其中异意突变有723 244个,同义突变有403 555个;位于UTR3区段的SNP有602 912个,INDEL 133 488个,基因间隔区的SNP有45 691 044个,INDEL 7 706 141个,以上的测序数据为进一步挖掘基因功能以及基因与表型之间的关联和基于基因组选择的东方田鼠各类品系培育打下基础,此外这些数据还有助于阐明东方田鼠实验动物化的基因组机理,为野生动物实验动物化奠定理论框架。     

野桑蚕乙酰胆碱酯酶1型基因（Bmmacel）5′端非翻译区序列的剪切方式分析

通过5′cDNA末端快速扩增（RACE）的方法,克隆了野桑蚕乙酰胆碱酯酶1型基因（Bmmacel）的cDNA5′端非翻译区序列（5′UTR）区域,与家蚕乙酰胆碱酯酶1型基因（Bmacel）的cDNA 5′UTR（242个碱基）进行比较分析表明,Bmmacel的5′UTR包含有231个碱基,存在2个位点的点突变和一段连续11个碱基的缺失。通过克隆和测序分析野桑蚕基因组中Bmmacel的5′UTR片段,表明Bmmacel和Bmacel基因的RNA剪切都遵循GT-AG规则,但在其cDNA5′UTR的RNA剪接过程中可能存在差异,Bmmacel在其cDNA上游＋33处存在比Bmacel少剪接的序列TGATTTGAAGG,而在其基因组中5′UTR的TGATTTGAAGG序列下游-4位点缺失ACAGA序列。研究结果可为深入探讨Bmmacel基因与野桑蚕产生抗药性的关系提供基础信息。     

基因拷贝数变异(CNV)的作用机理及其在动物遗传育种中的研究进展

基因拷贝数变异(copy number variation,CNV)是指在大小一般是从1 kb到3 Mb的基因组中增加或减少大片段的拷贝数和亚微DNA片段的重复或缺失的变化。基因拷贝数变异(CNV)是基因组结构变异(structure variant,SV)的重要组成部分,CNV所覆盖的核苷酸位点突变率明显高于单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)。CNV是人类疾病的重要致病因素之一。本文从CNV的概述、突变机理、检测方法和研究进展等方面进行阐述,并对未来CNV的发展进行展望,以期获得具有更高生产性和繁殖性能的家畜,并对人类疾病的研究有帮助。     

猪基因组结构变异研究进展

结构变异（structural variation,SV）广泛分布在基因组中,并主要以缺失、插入、重复、倒位和易位的形式出现。SV可以通过不同的机制直接或间接影响基因剂量,从而导致畜禽的表型变异,甚至引起疾病。随着分子生物学的发展和新基因组技术的进步,SV在猪基因组的研究越来越多,主要包括繁殖性状、肉质性状、生长性状、毛色、疾病等。本文参考了国内外相关报道,对SV的定义、分类、形成机制、检测方法以及在猪基因组的研究进展进行综述,并对目前SV研究存在的问题提出了建议以及未来的研究趋势进行了展望。     

鸡1号染色体114701476-115068911区域与生长性状的关联分析

拷贝数变异（CNVs）作为遗传变异的重要来源,在表型变异和进化过程中起着重要的作用。本试验以华南农业大学杏花×隐性白洛克全同胞资源家系为材料,利用SNP Beadchip芯片的基因分型结果分析1号染色体114701476-115068911区域对鸡生长性状的影响。结果显示,此区域内部GGaluGA038110与GGaluGA038117这2位点处于强烈的连锁不平衡,GGaluGA038239与单胺氧化酶A基因内部GGaluGA038203也存在连锁不平衡关系,且GGaluGA038239、GGaluGA038110与GGaluGA038117这3个SNP位点与鸡生长性状显著相关,表明1号染色体114701476-115068911区域在鸡的生长过程中起着重要的作用。     

拷贝数变异全基因组关联分析及数量性状基因座定位联合鉴定猪体高性状候选基因

旨在利用全基因组拷贝数变异区域（copy number variation regions,CNVRs）关联分析以及全基因组数量性状基因座（quantitative trait locus,QTLs）定位联合筛选出影响猪体高性状的候选基因。本研究利用快速检测基因组拷贝数变异软件CNVcaller对本实验室构建的大白×民猪F2代资源群体的重测序数据进行拷贝数变异检测。利用混合线性模型（mixed-linear model,MLM）将性别和胎次作为固定效应对体高性状进行拷贝数变异全基因组关联分析（CNVR-GWAS）。采用软件R/qtl进行QTL分析,并使用置换检验（permutation test,PT）进行检验。将CNVR-GWAS与QTL结果进行联合注释,结合GO富集和KEGG通路分析,对影响猪体高的位点和基因进行挖掘。利用实时荧光定量PCR（qPCR）方法验证候选基因。结果表明,本群体在全基因组范围内共有3 099个CNVRs,其中有两个CNVRs与体高性状在全基因组范围内显著相关,分别位于7号染色体的25 358 001~26 696 400 bp处（CNVR1）和54 087 201~54 090 000 bp处（CNVR2）。在混合线性模型分析的结果中发现,CNVR1拷贝数增加（P<0.01）和CNVR2拷贝数缺失（P<0.01）对猪的体高性状具有显著影响。基因组显著水平可找到2个显著影响猪体高的QTLs,分别为BH-1和BH-2,其中BH-2对体高性状的影响较大。CNVR1和BH-2重叠区存在1个嗅觉受体基因OR12D3和18个未被注释的基因。qPCR验证OR12D3的拷贝数变异与利用混合线性模型统计推断出的结果一致。初步推测,OR12D3基因的拷贝数变异可能与猪体高性状相关。     

肉鸡腹脂双向选择系中RNA编辑位点的鉴定研究

旨在准确获得肉鸡腹脂双向选择系脂肪组织中的RNA编辑位点信息,进而为脂肪相关研究提供更多的信息来源。本研究以东北农业大学肉鸡高、低腹脂双向选择品系第十九世代肉鸡为试验材料,使用转录组测序(RNA-seq)和基因组测序数据识别肉鸡腹部脂肪组织RNA编辑位点。通过生物信息学手段,设定严格的数据过滤与筛选策略,构建RNA编辑位点候选集。结果表明,在候选集中,通过对RNA编辑位点的分类和注释,在低脂系肉鸡脂肪组织中发掘转换型RNA编辑位点28个,颠换型RNA编辑位点101个,插入缺失型RNA编辑位点71个;在高脂系肉鸡脂肪组织中,发掘转换型RNA编辑位点30个,颠换型RNA编辑位点84个,插入缺失型RNA编辑位点77个。绝大多数RNA编辑位点落在内含子、基因间区域及基因上游区域(内含子区41.91%,基因间区域33.08%,基因下游20.59%,基因上游2.94%和外显子区1.47%)。试验验证了4个候选RNA编辑位点,其中3个位点落在与脂肪形成有重要关系的ATP1B3、SLC6A6和FLNB基因区域。本研究鉴定和验证了存在于肉鸡脂肪组织中的RNA编辑位点,为进一步研究RNA编辑影响脂肪组织生长发育的分子机制奠定了基础。     

番鸭下丘脑组织的RNA-Seq特征分析

为筛选番鸭下丘脑组织中的基因组信息,本研究以NCBI数据库中已标注的绿头鸭基因组（登录号：BGI_duck_1.0）为参照,利用RNA-Seq技术对番鸭下丘脑组织基因表达水平,以及可变剪切事件、SNPs及InDel进行筛选。结果显示,共鉴定出14 619个基因表达（FPKM ≥ 1）,占筛选出总基因数的72.7%。共有5 034个基因发生了7 528次可变剪切,其中外显子跳跃占92.76%,第一个外显子可变剪切和内含子滞留所占比例最小,共占总数的0.027%。通过RNA-Seq技术,本研究还筛选到646 423个SNP位点和77 712个InDel位点。对SNPs和InDel所在的基因进行功能注释发现,这些基因主要参与分子功能、生物过程和细胞组成过程。通过KEGG通路分析发现,出现SNPs和InDel所在基因主要富集在内分泌调节和神经行为调节的相关通路上,表明下丘脑既可参与内分泌调节,又参与动物的神经行为调节。本研究筛选出的数据不仅丰富了番鸭的遗传信息,而且也建立了番鸭相关基因的SNPs和InDel的数据库,这为番鸭的遗传育种工作及相关功能基因的具体定位提供了可靠依据,同时也为以后番鸭行为的研究提供了一定的参考价值。     

禽白血病病毒感染鸡肝脏的转录组变化与新基因分析

试验以禽白血病病毒感染汶上芦花鸡和正常汶上芦花鸡肝脏为研究对象,利用RNA-Seq技术对其进行高通量转录组测序,分析基因组结构信息及挖掘新转录本及新基因的功能,6个样品共获得254 413 928条有效数据(Clean Reads),总计32.05 Gb。得到可靠的SNP位点673 689个,其中位于基因区的SNP位点469 160个,基因间的SNP位点204 544个。6个样品中平均8 249个基因涉及可变剪接,其中外显子跳跃事件比例最大,其次为第一个外显子可变剪接事件,并对6 283个基因结构进行了优化,修正基因的边界。与所选鸡的参考基因组序列进行对比,共发掘新基因1 446个,其中1 058个新基因得到功能注释。研究进一步完善汶上芦花鸡的基因结构信息,为发掘潜在的新抗白血病基因提供分子水平依据。     

野桑蚕乙酰胆碱酯酶1型基因(Bmmace1)5′端非翻译区序列的剪切方式分析

通过5′cDNA末端快速扩增(RACE)的方法,克隆了野桑蚕乙酰胆碱酯酶1型基因(Bmmace1)的cDNA 5′端非翻译区序列(5′UTR)区域,与家蚕乙酰胆碱酯酶1型基因(Bmace1)的cDNA 5′UTR(242个碱基)进行比较分析表明,Bmmace1的5′UTR包含有231个碱基,存在2个位点的点突变和一段连续11个碱基的缺失。通过克隆和测序分析野桑蚕基因组中Bmmace1的5′UTR片段,表明Bmmace1和Bmace1基因的RNA剪切都遵循GT-AG规则,但在其cDNA 5′UTR的RNA剪接过程中可能存在差异,Bmmace1在其cDNA上游+33处存在比Bmace1少剪接的序列TGATTTGAAGG,而在其基因组中5′UTR的TGATTTGAAGG序列下游-4位点缺失ACAGA序列。研究结果可为深入探讨Bmmace1基因与野桑蚕产生抗药性的关系提供基础信息。     

贵州香羊MSTN基因的多态性

肌肉生长抑制素（Myostatin,MSTN）是一种在骨骼肌中广泛存在的糖蛋白,是骨骼肌生长的负调控因子,其基因的缺失、插入或突变会引起肌细胞增生与肌纤维肥大从而提高产肉力。采用PCR-RFLP方法对67只贵州香羊MSTN基因进行了多态性分析。结果显示,5′UTR和外显子1没有出现变异,内含子1和外显子2中存在BspLⅠ、XmnⅠ、BmrⅠ、Hpy188Ⅰ4个酶切多态位点。纯合野生型（AA、CC、EE、MM）为优势基因型,杂合型（AB、CD、EF、MN）和纯合突变型（BB、DD、FF、NN）为非优势基因型,A、C、E、M等位基因为优势基因。     

贵州矮马SHOX基因的鉴定及其多态性研究

矮小同源盒基因(SHOX)突变是儿童身材矮小的重要原因。贵州矮马的体高和前膊长较小,但不清楚马基因组中是否有SHOX基因。本研究采用PCR和RT-PCR方法 ,从贵州矮马血液和心脏中克隆SHOX基因F1和F2片段;经测序研究贵州矮马SHOX基因的多态性。结果表明:从贵州矮马基因组中克隆到F1片段279 bp,从心脏总RNA逆转录得到F2片段216 bp,分别对应于人SHOX基因外显子2和外显子3区域;片段F2编码72个氨基酸,其中Ser16为磷酸化位点,且含有DNA结合结构域N端的45个氨基酸;片段F1对应于马参考基因组未定位的Scaffold 118中,推测马SHOX基因可能位于X染色体的短臂末端;从SHOX基因2个片段的序列中找到6个变异位点,但贵州矮马群体中各SNP位点的分布频率与伊犁马之间没有明显差异;矮马个体中存在SHOX基因的单核苷酸变异,可能参与骨的发育调节。本研究结果表明,马基因组中存在SHOX基因,且有转录活性,SHOX基因外显子2和3的序列保守,基因的变异可能参与个体的骨发育调节。     

180日龄文昌鸡和隐性白羽克洛鸡基因结构及SNP分析

采用生物信息学的方法对180日龄文昌鸡和隐性白羽克洛鸡RNA-Seq的94 614 632的Clean Reads进行了单核苷酸多态性(SNP)的查找、可变剪接筛查、基因结构优化和新转录本预测。结果共得到可靠的SNP位点220 308个,可变剪接56 119个,优化了21 633个基因,预测到1 235个新转录本。本研究结果能够进一步完善鸡基因组注释情况并丰富鸡SNP数据库和可变剪切数据库。     

山羊产羔数全基因组关联分析

本研究旨在通过对山羊产羔性状的全基因组关联分析(GWAS),寻找和定位与山羊产羔性状密切关联的新基因。以云南黑山羊6个公羊家系的302只山羊为试验材料,用Illumina公司Iselect Goat60k芯片技术进行SNP分型,分型结果利用plink V1.07的线性回归模型对山羊产羔数性状进行全基因组关联分析。研究结果表明:在2号染色体上有2个SNPs位点与山羊产羔数达到5%基因组水平显著相关(P1.48E-6),分别位于SLC4A10基因的下游和TBR1基因的上游;5个SNPs位点与山羊产羔数达潜在关联(P2.97E-5),分别位于1号染色体SENP7基因上游,21号染色体Hypothetical Protein基因的上游,以及28号染色体WDFY4基因和TMEM26基因的上游、BICC1基因的下游。这些基因可作为山羊产羔数性状的相关候选基因,也可为山羊产羔性状的分子机制研究和今后标记辅助选择的开展提供理论基础及新的研究线索。     

SNP分子标记及其应用

SNP（single nucleotide polymorphism，SNP），即单核苷酸多态性，主要是指由基因组核苷酸水平上的变异引起的DNA序列多态性，包括单碱基的转换、颠换．以及单碱基的插入／缺失等。在SNP之前有过两代遗传标记：①限制性片段长度多态（restriction fragment length polymerphisms，RFLP），为20世纪70年代中后期建立起来的标记系统，在整个基因组中确定的位点可达100，000以上；②微卫星多态（microsatellite polymorphisms），     

可乐猪乳头数性状全基因组关联分析

乳头数性状是猪最重要的繁殖性状之一,与养猪业的经济效益密切相关。本试验以Illunima Porcine SNP 60K芯片对22头可乐猪进行基因分型,通过Plink 1.07软件,基于混合线性模型对左乳头数、右乳头数和总乳头数性状进行全基因组关联分析。经过严格的质量控制和多重检验之后,共鉴定出全基因组水平潜在关联的SNPs位点4个（P<2.06E-5）;染色体水平显著关联位点3个,潜在关联位点18个;在关联SNP位点可能连锁的上、下游1 cM区间内检索到304个基因,其中Wnt及Fgf信号通路中的候选基因BTRC、FGF5、FGF8和BMP3、RASGEF1B、HMGB3可能影响猪的乳头数性状或繁殖性状。通过全基因组关联分析策略发掘出的关联SNP位点及潜在候选基因,将为可乐猪的选育保种奠定基础。     

牦牛、犏牛、藏黄牛和普通牛HIOMT基因CDS序列的比较

褪黑激素（MLT）是调控动物季节性生殖等多种生物节律,具有复杂生理功能的一种吲哚类激素,羟基吲哚-氧-甲基转移酶（hydroxyindole-O-methyltransferase,HIOMT）是决定MLT合成波动模式的重要酶之一。采用RT-PCR法克隆并分析了牦牛、犏牛和藏黄牛HIOMT基因的CDS序列。牦牛该基因序列连续缺失123bp,通过与普通牛基因组序列比对,该缺失片断位于HIOMT基因7个外显子中的第6外显子。由于克隆所得牦牛基因组DNA相应序列未缺失上述片断,推定所获得的牦牛HIOMT基因CDS序列属可变剪接体;克隆犏牛HIOMT基因获得长、短两条件序列,长序列与藏黄牛、普通牛该序列相似,短序列与牦牛相似,但尚不能确定这两条序列各自来自父本还是母本;与普通牛HIOMT基因比较,牦牛、犏牛和藏黄牛分别有11、13（长序列17）和11个变异位点,且位于密码子第1、2位点的变异分别为4、6（7）和4个,均为非同义突变,所有非同义突变只有1处由密码子第3位变异引起,这些突变可能通过影响蛋白结构进而影响其生物学功能。还预测了牦牛、犏牛、藏黄牛和普通牛HIOMT蛋白相对分子量、理论等电点、疏水性、跨膜区等。HIOMT的保守性较强,是系统进化研究较理想的分子标记。     

利用GWAS筛选影响野猪被毛表型变异的候选功能基因

识别野生动物群体内潜在影响动物表型变异的相关基因是进化遗传学研究的主要目的,而动物毛色是研究动物被毛表型形成遗传机制的最佳模型之一。应用Illumina公司提供的猪60 k SNP基因芯片对选取的62只不同被毛表型的野猪个体进行基因分型,利用SNP分析结果,通过对照全基因组关联分析（GWAS）识别影响野猪被毛表型差异的相关变异。结果表明,识别了6个与野猪被毛表型相关的基因组变异区域,分别位于SSC1（ALGA0001794,ASGA0006416）、SSC2（ASGA0011559）、SSC6（H3GA0018683）、SSC7（ASGA0035535）和SSC14（ASGA0060641）;最显著相关的SNP（ALGA0001794）位于猪1号染色体上（SSC1）的27 899 596-27 899 696 bp区间（P=2.96×10-（-5））。该研究初步鉴定了6个与野猪毛色性状相关的易感位点,为进一步研究野猪不同毛色性状的形成机制提供了基础。     

番鸭下丘脑组织的RNA-Seq特征分析

为筛选番鸭下丘脑组织中的基因组信息,本研究以NCBI数据库中已标注的绿头鸭基因组(登录号:BGI_duck_1.0)为参照,利用RNA-Seq技术对番鸭下丘脑组织基因表达水平,以及可变剪切事件、SNPs及InDel进行筛选。结果显示,共鉴定出14 619个基因表达(FPKM≥1),占筛选出总基因数的72.7%。共有5 034个基因发生了7 528次可变剪切,其中外显子跳跃占92.76%,第一个外显子可变剪切和内含子滞留所占比例最小,共占总数的0.027%。通过RNA-Seq技术,本研究还筛选到646 423个SNP位点和77 712个InDel位点。对SNPs和InDel所在的基因进行功能注释发现,这些基因主要参与分子功能、生物过程和细胞组成过程。通过KEGG通路分析发现,出现SNPs和InDel所在基因主要富集在内分泌调节和神经行为调节的相关通路上,表明下丘脑既可参与内分泌调节,又参与动物的神经行为调节。本研究筛选出的数据不仅丰富了番鸭的遗传信息,而且也建立了番鸭相关基因的SNPs和InDel的数据库,这为番鸭的遗传育种工作及相关功能基因的具体定位提供了可靠依据,同时也为以后番鸭行为的研究提供了一定的参考价值。     

120日龄隐性白羽洛克鸡RNA-Seq及SNP分析

为了深入挖掘隐性白羽洛克鸡RNA-Seq的数据信息,进一步完善隐性白羽洛克鸡的基因组注释情况,试验采用生物信息学方法对120日龄隐性白羽洛克鸡RNA-Seq的5 082 036 200 bp的高质量序列数据进行了单核苷酸多态性(SNP)查找、可变剪接(AS)筛查、基因结构优化和新转录本预测研究。结果表明:数据挖掘得到103 926个可靠的SNP位点,29 525个可变剪接, 10 403个优化基因,预测到新转录本798个。说明该研究结果能够进一步完善隐性白羽洛克鸡基因组注释情况,并可丰富其SNP数据和可变剪切数据。