简化基因组测序在畜禽应用中的研究进展

简化基因组测序(reduced-representation genome sequencing, RRGS)是指利用生物信息学方法设计标记开发方案,富集特异性长度片段,应用高通量测序技术获得海量标签序列来代表目标物种全基因组信息的测序方法。通过RRGS能够发现更多新的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)位点,为研究控制畜禽生长发育、肉质调控、代谢调节基因及其遗传进化多样性提供重要基础分析数据。文章主要对RRGS中的限制性酶切位点相关DNA测序(restriction-site associated DNA,RAD-seq)、2b-RAD(ⅡB restriction-site associated DNA)、双酶切简化基因组测序(double digest RAD,ddRAD-seq)和基因分型测序(genotyping by sequencing, GBS)四种技术原理及在畜禽分子标记开发、遗传图谱构建和数量性状定位(QTL)方面的应用进行综述,旨在为简化基因组测序在畜禽育种研究中的应用提供基础资料。     

蒺藜苜蓿、天蓝苜蓿、金花菜基因组SNP穿梭标记开发

蒺藜苜蓿是继拟南芥和水稻之后又一个进行全基因组测序的植物,利用蒺藜苜蓿的基因组序列,开发出可以在其他豆科植物上应用的分子标记,即穿梭标记,已成为缺乏基因组信息或基因组复杂的豆科植物基因组学及分子遗传学研究的有效手段。天蓝苜蓿和金花菜是我国最重要的两种一年生苜蓿,由于缺乏有效的分子标记,这两种苜蓿在基因组水平上的研究很少。SLAF-seq是近年来开发出的一种简化基因组测序技术,具有高通量、准确性、成本低、周期短的优点,已在众多物种的全基因组SNP标记开发上得到应用。本研究通过SLAF-seq技术对12份蒺藜苜蓿、天蓝苜蓿和金花菜材料进行简化基因组测序,共得到28.04×10⁶个读长的测序数据,276432个高质量的SLAF标签,其中58748个SLAF标签为多态性标签,平均测序深度为17.44。在58748个多态性SLAF标签中,共检测出次要基因型频率(MAF)大于0.05的SNP标记189133个。本研究开发出的SNP标记可用于一年生苜蓿的遗传多样性、遗传图谱构建和重要农艺性状的QTL定位等的研究,其种间穿梭的特性可为苜蓿属种间基因组排列顺序、系统进化关系、比较图谱构建等方面的研究提供帮助。     

动物基因组学重测序的应用研究进展

随着第二代测序技术的研发和应用,基因组学的研究不断出新,为其带来了更新的科研方法和解决方案。基因组测序可以更深地了解一个物种的分子进化、基因组成和基因调控等特点,特别基因组重测序技术的发展和应用,将基因组学的研究推向了多领域、多样化、多功能的新阶段。现已从变异检测、性状定位、遗传图谱构建、群体进化分析等方面取得丰硕成果。文章阐述了动物基因组重测序学领域中全基因组测序技术和简化基因组测序技术的应用现状和发展趋势。     

基于EST数据的柞蚕SSR标记开发

柞蚕SSR标记的开发对研究柞蚕的遗传与进化、分子遗传图谱构建、功能基因定位和克隆等有重要意义。从1 500条柞蚕表达序列标签(EST)中鉴定了71个SSR位点,平均5.2 kb出现1个SSR位点,在1~6个碱基的重复基元中,以3个和4个核苷酸重复为主导类型。设计合成了29对EST-SSR引物,通过PCR扩增和电泳检测鉴定了7对具有多态性的引物,测序验证结果表明其中的4对为有应用价值的EST-SSR标记。建立的利用EST数据开发柞蚕SSR标记的方法,有助于进一步大量开发柞蚕SSR分子标记。     

基于高通量测序技术挖掘分子遗传标记及其在蛋鸡生产中的精准应用

高通量测序技术是研究物种复杂生物性状遗传机制的基础,随着高通量测序技术的不断优化提升,一些与生物表型性状密切相关的基因组变异被精准地挖掘出来,其中包括单核苷酸多态位点(SNP)、小片段的插入或缺失(Indel)、拷贝数变异(CNV)以及结构变异(SV)为代表的分子标记。与传统遗传标记相比较,分子遗传标记具有多态性高、遍布整个基因组、检测手段简单快捷以及成本低廉的特点。通过检测覆盖全基因组范围内的分子标记,利用基因组水平的遗传信息对个体或群体遗传资源进行评估,能够缩短世代间隔、提高选种的准确性,进而在短期内取得较大的遗传进展。作者从高通量测序技术挖掘分子遗传标记角度入手,综述了三代测序技术发展历程和应用领域以及三代分子遗传标记检测技术在蛋鸡种业创新中的应用,并详细阐述了高通量测序技术与分子遗传标记相结合在蛋鸡群体遗传多样性及进化分类、群体遗传图谱的构建和功能基因定位、数量性状形成的遗传机制解析和质量性状形成的遗传机制解析等4个方面的精准应用,以期为蛋鸡基因组选择进入实质应用阶段提供科学依据和指导。     

牛遗传图谱的研究进展

20世纪90年代以来,牛遗传图谱发展非常迅速。到目前为止,已经公布了几个版本的遗传图谱。在图谱上DNA标记不断增加,标记间隔越来越小,但是目前图谱还是存在着标记密度不均匀等问题。随着牛基因组计划的完成,基因组学和QTL定位的发展,尤其是表达序列标签（EST）在图谱构建中的应用,牛的遗传图谱将更加完善,为重要经济性状的基因定位和基因克隆奠定了基础。     

SNP分型检测技术及其在畜禽遗传和育种中的应用研究进展

单核苷酸多态性(SNP)属于第三代遗传标记,因其二态性、广泛性、易于自动化检测等特性而成为研究热点。SNP广泛应用于遗传图谱构建、基因定位、进化分析研究以及标记辅助选择和亲缘关系鉴定等方面。本文对SNP的形成、分类、检测方法以及SNP检测技术的发展和在畜禽中的研究与应用进行综述,分析了各类SNP检测方法的优缺点,为推动SNP检测技术的快捷化、精确化、经济化及拓展其应用领域提供参考。     

牛基因组研究进展

本文分牛基因组遗传图谱、物理图谱、全基因组序列图与转录组研究四个部分介绍了牛基因组学研究进展.最新的牛遗传连锁图谱由4 585个标记组成,平均图距精确到1.2 cM,是研究牛数量性状位点、定位克隆生产性状相关基因进行分子辅助育种的蓝图.基于限制性酶切指纹图与末端测序技术对294 651个BAC克隆分析拼接成的物理图谱,覆盖约15.8倍基因组,为牛全基因组测序和组装提供了框架.融合了全基因组鸟枪法和逐步克隆法绘制的牛基因组草图,包含了26 052 388个可用测序读长,覆盖约7.0倍基因组,拼接成2.87 Gb的基因组序列.牛各个组织器官的cDNA文库构建和EST测序以及基因芯片方面的基因转录和表达的研究,将阐释更多的泌乳、繁殖、产肉和疾病抵御力等重要性状相关功能基因,从而将更多的基因应用到牛的分子辅助育种上.     

SSR和SNP在畜禽育种中的应用进展

本文简要综述了国内外近两年微卫星标记(SSR)和单核苷酸多态标记(SNP)在动物育种研究包括遗传多样性、品种鉴定及血缘分析、遗传图谱构建、标记辅助选择中的应用进展,以期为我国畜禽分子育种的深入发展提供借鉴。其中遗传多样性的研究主要是利用SSR,我国对各种畜禽大部分品种群体遗传结构的研究已经趋于完成,这有利于更好的保护和利用我国固有的品种资源。国际上已经对猪、牛构建了标记密度较大的遗传图谱,在这些标记中,SSR占了绝大多数,其中鸭和马的遗传图谱构建在最近取得了较大进展。目前畜禽的QTL定位使用的标记主要为SSR。对候选基因的研究已经趋向于SNP的关联研究,许多新的候选基因被发现与畜禽的某些经济性状相关。     

畜禽遗传图谱及其在动物育种中的应用

自20世纪90年代欧美等国启动动物基因组计划以来,畜禽遗传图谱的构建取得了长足的进展,并对畜禽的育种改良正在和即将起着深远的影响。本文综述了用于畜禽遗传图谱构建研究的主要DNA分子标记,遗传图谱构建的基本程序,猪、牛、绵羊和鸡等主要畜禽遗传图谱研究的进展,并对遗传图谱在畜禽基因定位和标记辅助选择方面的应用进行了相应的讨论。     

芯片和重测序在猪遗传结构研究中的应用比较

旨在比较芯片与测序SNP分型技术、标记密度对遗传多样性、系统发生树和近交系数等分析结果的影响，探讨遗传结构分析中低成本、高效的分型方法和适宜的SNP密度。本研究以35头枣庄黑盖猪的CAUPorcineSNP50芯片数据和重测序数据为基础，以重测序数据为“原材料”构建了随机34K、均匀34K、均匀340K和均匀3 400K 4个SNP面板，利用CAUPorcineSNP50芯片和各SNP面板的SNP标记分析了枣庄黑盖猪的遗传多样性、系统发生树和基因组近交系数。结果表明：1)利用芯片SNP标记分析的观察杂合度(observed heterozygosity,H_O)(0.385 9 vs. 0.320 0～0.324 1)、期望杂合度(expected heterozygosity,H_E)(0.381 3 vs. 0.333 5～0.334 6)、遗传距离(0.305 7 vs. 0.279 8～0.280 6)等遗传多样性指标值均高于各测序SNP面板，利用芯片SNP标记构建的系统发生树与各测序SNP面板存在较大不同，这可能是由于芯片设计中倾向于选...     

全基因组SNP分型技术在畜禽遗传育种研究中的应用

随着畜禽资源分子鉴定、物种进化、全基因组育种等热点领域的逐渐兴起,准确的全基因组SNP分型成为了畜禽基因组研究的关键。基因芯片、重测序、简化基因组测序及靶向捕获测序等全基因组SNP分型技术已广泛应用于畜禽基因组研究中。本文概述了全基因组SNP分型技术的原理及其在全基因组关联分析、选择信号分析和畜禽遗传资源背景分析等方面的应用,以期为畜禽基因组研究和育种应用提供借鉴和参考。     

猪的全基因组测序研究进展

猪具有独特的生物学特征,在畜牧业生产和医学研究中占有重要地位。全基因组测序即de novo测序和全基因组重测序为解释猪的生物学特性和促进猪的分子育种发挥了重要作用。本文重点阐述全基因组测序在猪基因组学研究中的应用,分析全基因组测序技术及其在猪的全基因组测序工作中的优势和不足,并对未来猪的分子遗传育种研究工作进行展望。     

应用牛EST数据和人类基因组序列定位100个牛基因特异性标记

评价了应用牛 EST数据和人基因组序列来完善牛的全基因组或特异染色体连锁图谱的方法。根据牛的 EST序列设计引物来扩增牛的相应基因 ,而根据人基因组序列来设计引物扩增侧翼内含子 ,以此来增加片段长度而利于测序。以此方式得到序列标签 (STS) ,然后在 MARC(美国家禽研究中心 )的 4公畜的参考家系中检测 SNP(单核苷酸多态 ) ,根据 SNP多态来定位相应的基因。通过此方法及 SNP质谱基因分型系统 ,我们在牛的遗传图谱上定位了 10 0个EST,其中 70个是从牛 EST-人基因组比较图中随机挑选的。另外 30个位于牛 19号染色体上 ,将牛 19号染色体同源序列 (BTA19)作图到相应的人类 17号染色体 (HSA17) ,表明基因间距离和次序均有明显差异。共有 80 %的成功扩增子发现 SNP,表明这是一个有效的、基于 EST的遗传标记方法。我们证明了基于 SNP和 EST构建连锁图谱的可行性 ,及利用 EST、比较作图信息、人类序列数据来挖掘牛基因组中的 SNP的合理性。     

龙眼SNP高密度遗传图谱的构建及单果重QTL定位

本研究以‘凤梨朵’ב大乌圆’的F1群体（FD）200 株杂交后代作为作图群体,结合父母本,利用RAD-seq技术开发大量SNP标记。采用Joinmap4.1软件构建遗传图谱,使用Mergemap进行整合获得整合图谱。并采用MapQTL软件对单果重进行QTL定位,确定QTL位点的数量、位置。结果表明：使用MergeMap软件对父母本连锁群进行整合,整合图谱共形成15个连锁群,总的遗传距离为2 873.39 cM,平均遗传距离为0.36 cM,包含8 014个SNP位点。在该图谱上监测到65 个与单果重性状相关的QTL位点,分布于lg1,lg3,lg4,lg5,lg8,lg10,lg14 连锁群上。本研究所构建的遗传图谱是目前龙眼上所建立的标记数量最多,密度最高的遗传图谱,为未来龙眼数量性状精细定位、图位克隆以及功能基因挖掘等研究提供了有力的依据。     

高密度SNP芯片及其对肉牛育种影响的研究进展

近年来先进的测序和基因分型技术促进了肉牛育种方法的革新。从过去低通量、耗时的限制性片段多态标记(RFLP)到如今高通量、高密度的单核苷酸多态性(SNP)标记,基因检测效率大幅提高。随着肉牛基因组序列图谱及SNP图谱的完成,基于高密度SNP标记的牛全基因组选择成了牛育种的新热点。作者立足高密度SNP芯片对肉牛育种的影响,综述高密度SNP芯片及和下一代测定技术及肉牛全基因组选择的研究进展,阐明高密度SNP芯片对多品种全基因组选择的模型的建立及准确的预测基因组育种值极其重要。     

鸭基因组研究现状和未来展望

作为禽流感病毒、乙肝病毒的自然贮存库和重要的农业经济动物,鸭在分子生物学(如宿主与病原物互作机制)和分子遗传学(如生长和屠体性状主效基因的克隆)领域的重要地位逐渐为人们所认可.近年来,鸭的基因组学研究取得了一些进展:①构建了鸭的遗传和细胞遗传图谱,并在此基础上定位了鸭生长、屠体和肉质性状的QTLs;②开展了鸡和鸭的比较基因定位研究;③建立了鸭的全基因组BAC文库;④克隆了约3 000条鸭的ESTs序列;⑤利用微卫星标记估计了鸭的遗传多样性.但与其它模式生物(如鸡、猪)相比较,鸭的基因组学研究仍处于起始阶段.随着分子生物学技术,特别是全基因组序列测定技术的发展,高密度的鸭遗传图谱、高分辨率的鸭和鸡以及其它脊椎动物的比较遗传图谱将会被构建,甚至是鸭全基因组序列的测定.这些基因组信息的获得将为大规模的鸭品种资源评定、重要经济性状分子机理的剖析进而改良其生产性能(如提高产蛋量和内质性能、增加对禽流感等疾病的抗性)奠定基础.     

基于RAD-seq简化基因组测序的河南斗鸡遗传进化研究

研究旨在基因组水平上揭示河南斗鸡的遗传进化机制。利用RAD-seq简化基因组测序鉴定河南斗鸡与其他18个地方鸡种、2个引入肉鸡品种的SNP标记,计算遗传统计量,分析河南斗鸡的遗传多样性和遗传结构,鉴定受选择基因。结果表明,在河南斗鸡中鉴定出SNP标记259,412个。与其他18个地方鸡种相比,河南斗鸡的观察杂合度Ho(0.1560)和核苷酸多样度Pi(0.1752)均为最低,近交系数Fis为0.1099,遗传多样性相对匮乏;河南斗鸡的平均遗传分化系数Fst最高(0.2187),平均基因流Nm最低(0.9017),在以引入品种为外群的系统发育树中形成一个独立的分支。通过Fst和θπ检验,在河南斗鸡中鉴定出24个受选择区域、129个受选择基因。GO和KEGG分析表明这些受选择基因主要富集在能量代谢、神经系统发育、运动行为、微管细胞骨架等生物学通路。     

紫花苜蓿QTL与全基因组选择研究进展及其应用

四倍体紫花苜蓿是重要的豆科牧草之一,由于其复杂的遗传背景与二倍体作物相比遗传作图与重要性状数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)定位研究相对滞后。然而,二倍体苜蓿的相关研究起步较早,已经建立了高密度遗传图谱和物理图谱,这些研究为四倍体苜蓿遗传作图与QTL定位奠定了基础。随着第三代分子标记与测序技术的快速发展,极大地促进了四倍体苜蓿的高密度遗传图谱构建与QTL定位研究,并借助分子标记辅助育种技术对提高苜蓿选育效率,加速育种进程具有重要意义。本文对苜蓿遗传图谱构建与QTL定位研究及发展趋势进行了总结,并对苜蓿关联作图与全基因组选择的研究进展及应用前景加以概述,旨在为读者就相关研究领域有较全面的了解。     

病毒宏基因组学在动物病毒研究中的应用及研究进展

近年来,新发人畜共患病呈现逐年递增的趋势,人类想要征服新发人畜共患病,就必须提前发掘潜在的新的致病性病原,并针对新病原进行基因组分析、流行病学调查、致病机制及疫苗开发等方面的研究。病毒宏基因组学是在宏基因组学基础上发展起来研究特定环境中病毒的新兴技术,该技术结合深度测序技术(第二代、第三代测序技术)已经在人类、动物、特定环境中挖掘出大量的新病毒,该技术不依赖于病毒培养及病毒序列,在国内外被广泛应用于新发人畜共患病病原的挖掘与临床诊断。就病毒宏基因组学在动物病毒研究中的应用及研究进展进行了介绍。