全基因组关联分析(GWAS)技术在家犬中的应用研究进展

一、全基因组关联分析(GWAS)是目前深度发掘自然群体物种复杂性状相关功能基因的高效手段 全基因组关联分析(GWAS)是最早研究复杂性状和疾病遗传变异的有效方法,其核心是研究分子变异和目标表型性状之间的关联.尤其是近几年来随着高通量测序和高分辨的代谢检测技术的不断发展,以及多种生物信息学技术和统计学方法发展,这些为复杂...     

全基因组重测序在畜禽研究领域的应用进展

全基因组重测序(whole genome resequencing, WGRS)是对已知参考基因组序列的物种进行不同个体间的全基因组水平的测序,具有检测变异类型丰富、高性价比、应用广泛等优点。随着测序成本的降低和畜禽基因组测序工作的完成,全基因组重测序技术已成为畜禽遗传变异研究的重要工具。全基因组重测序技术可获得大量基因变异信息,包括单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)、插入缺失(insertion/deletion, InDel)、结构变异(structural variation, SV)和拷贝数变异(copy number variation, CNV)等,丰富了现有的基因组序列,形成的大量数据集为探索畜禽表型性状和遗传改良提供了一个基因组信息库,以促进对畜禽遗传资源的深入研究与利用。作者概述了全基因组重测序技术及其关键影响因素(测序深度、序列比对和变异检测),重点综述了该技术在重要畜禽(牛、羊、猪、鸡)研究领域的应用进展,并对将来侧重于整合分析重测序数据、精准表型记录和多组学信息的研究趋势进行了展望。     

全基因组拷贝数变异研究进展

拷贝数变异(CNVs)是指大小从1 kb到数Mb范围内的DNA片段的变异。有关学者通过生物芯片技术或直接测序技术确定了CNV的区域,并发现拷贝数变异与疾病的致病机理以及畜禽的表型性状和功能性状有着密切的联系。本文就拷贝数变异的概念、突变机制、检测方法以及在致病机理和畜禽遗传育种中的应用等方面进行了综述,为畜禽遗传育种提供新的思路和方法。     

肉牛生长性状和肉质性状全基因组关联分析的研究进展

全基因组关联分析(genome-wide association studies,GWAS)是研究家畜复杂经济性状和疾病遗传变异的有效方法,GWAS的核心是挖掘遗传变异与目标表型性状间的关系.随着牛全基因组测序工作完成,海量单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)位点被标记...     

全基因组关联分析在德国牧羊犬髋关节发育不良中的研究进展

犬髋关节发育不良(Canine Hip Dysplasia, CHD)是犬常见的骨科疾病,传统放射学诊断对降低CHD发病率的作用有限,而基因诊断技术则可以有效促进CHD的育种改良。全基因组关联分析(Genome wide association study, GWAS)是一种全基因组范围内的遗传标记的检测技术,对复杂性状功能基因的鉴定十分有效,已成为挖掘畜禽复杂疾病和性状遗传的重要方法。随着犬全基因组测序的完成以及犬不同密度SNP芯片的商业化,GWAS已经成为CHD致病基因筛选的一个重要手段。本文综述了GWAS的定义与影响因素,CHD在国外的育种现状及GWAS在德国牧羊犬中的研究进展。     

全基因组关联分析在德国牧羊犬髋关节发育不良研究中的应用现状

犬髋关节发育不良(canine hip dysplasia,CHD)是犬常见的骨科疾病,传统放射学诊断对降低CHD发病率的作用有限,而基因诊断技术则可以有效促进CHD的育种改良。全基因组关联分析(genome wide association study,GWAS)是一种全基因组范围内的遗传标记的检测技术,对复杂性状功能基因的鉴定十分有效,已成为挖掘畜禽复杂疾病和性状遗传的重要方法。随着犬全基因组测序的完成以及犬不同密度SNP芯片的商业化,GWAS已经成为CHD致病基因筛选的一个重要手段。本文综述了GWAS的定义与影响因素,CHD在国外的育种现状及GWAS在德国牧羊犬中的研究进展。     

全基因组关联分析在畜禽重要经济性状中的研究进展

以往通过候选基因分析和数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)连锁分析等策略使我们对一些基因的功能有了一定了解,但是很多控制畜禽经济性状的基因还无法分离和鉴定。随着高通量测序技术的不断发展以及人类全基因组计划(human genome project,HGP)和许多动植物的全基因组测序完成,全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)已经成为研究复杂性状的重要方法。文章针对GWAS在重要畜种复杂经济性状中的研究进展进行综述,梳理了近几年在动物经济性状研究中利用GWAS取得的成果,并且对GWAS研究策略与方法进行了归纳总结,旨在利用GWAS为畜禽复杂性状的遗传基础研究提供参考,同时为今后的动物育种工作奠定基础。     

全基因组关联分析(GWAS)及其在蜂学研究中的应用前景

全基因组关联分析(GWAS)是近几年发展起来的一种针对复杂性状研究的新方法。目前,GWAS已经在人类复杂疾病和性状遗传及变异的研究中得到广泛应用,并取得了重大成果。同时,国内外不少研究者对一些畜禽和植物的重要经济性状、遗传缺陷性疾病、复杂疾病的抗性、品种的某些特征及其他性状也开展了GWAS研究。此外,在昆虫研究中也有GWAS的相关报道。这些研究使得GWAS技术不断趋于成熟,为将来在蜜蜂研究中应用GWAS方法奠定了良好的基础,指明了方向。     

畜禽生长发育相关性状的全基因组关联分析研究进展

全基因组关联分析(GWAS)是近年兴起的用于分析复杂性状的重要研究方法。高通量测序技术的成熟发展使得基于全基因组测序技术和基因芯片技术的GWAS解析畜禽复杂性状成为可能,GWAS的运用对畜禽经济性状相关的SNP、QTL和候选功能基因研究起到关键作用。本文主要对GWAS的基本原理和方法、优劣势以及GWAS在畜禽生长发育相关性状中的应用现状进行综述,并对GWAS在今后畜禽育种中的应用前景进行展望,以期为GWAS在畜禽育种中的深入研究提供参考。     

利用二代测序技术对鸡基因组内插入缺失变异进行检测分析

真核生物基因组内插入缺失变异是导致生物体内遗传和表型多样性的重要原因。家畜的很多性状和疾病都是由插入缺失变异引起的,目前,关于插入缺失变异的研究相对较少。中国农业大学杨宁教授课题组利用Illunima Hiseq 2000对12个鸡种进行了全基因组重测序并对鸡基因组内插入缺失变异情况进行检测分析。相关研究成果2014年8月发表于《PLoS ONE》。     

全基因组关联分析在畜禽中的研究进展

全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)是近几年逐渐发展起来研究复杂性状的方法,并且在人类疾病和动植物复杂性状研究中得到广泛应用。文章主要综述了GWAS方法及近几年GWAS在畜禽重要经济性状的研究进展,主要目的是通过GWAS为畜禽复杂性状遗传机理的研究提供参考依据,为动物分子育种研究奠定基础。     

鸭胸肌矿物元素含量全基因组关联分析

【目的】试验旨在利用全基因组关联分析(GWAS)鉴定影响鸭胸肌矿物元素含量的候选基因及分子标记,解析矿物元素性状的遗传机制。【方法】研究构建了北京鸭×野鸭F2代资源群体,利用个体血液样本进行全基因组重测序,采集8周鸭胸肌并根据国标方法测定7种常量矿物元素含量,结合重测序数据与矿物元素表型数据进行全基因关联分析,鉴定影响矿物元素含量相关基因。【结果】7种矿物元素的表型遗传力分别为磷(0.007)<铁(0.100)<镁(0.120)<钠(0.140)<钾(0.150)<钙(0.190)<锌(0.350)。相关性分析结果表明,镁和钾元素相关性最高(r=0.62),磷与镁、钾元素在鸭胸肌中的含量呈现较高的正相关,r值分别为0.43和0.56。通过GWAS鉴定出与锌元素含量显著相关的1个SNP位点在6号染色体12 075 283 bp处达到全基因组水平上的显著关联(-log₁₀P-value=8.03),与最高点SNP高度相关的39个SNPs将候选区间缩小至39 kb,该区间内仅存在1个基因SORCS3,结合基因功能注释与转录组分析确定S...     

全基因组关联分析鉴定太行鸡产蛋性状功能基因

鸡蛋是人类重要的蛋白质来源，产蛋性状是鸡重要的经济性状，鉴定鸡产蛋性状相关的重要功能位点对于蛋鸡育种意义重大。本研究采集了1 100只太行鸡样本，记录其产蛋数和开产日龄2个表型，使用目前在农业动物中广泛应用的低深度重测序技术对全部样本进行基因分型。本研究共鉴定到覆盖全基因组的680万个单核苷酸多态性位点。针对产蛋数性状和开产日龄性状分别进行方差组分估计和全基因组关联分析，遗传力估计结果显示2个性状的遗传力均较低，其中开产日龄估计遗传力为0.155，产蛋数估计遗传力为0.102。在全基因组关联分析中发现了影响开产日龄的4个候选主效基因CPD、ENSGALG00000007646、ENSGALG00000007656和CDX4，以及16个SNP标记。通过功能富集分析鉴定到了细胞黏附和细胞膜相关通路、质膜钙信号通路以及磷脂酰肌醇信号通路等在产蛋数性状中发挥的重要作用。本研究为太行鸡产蛋相关性状选育提供了重要的分子标记，为下一步的保种育种工作奠定了基础。     

拷贝数变异在畜禽中的研究进展

拷贝数变异(Copy number variation,CNV)是基因组结构变异(Structural variation,SV)的重要组成部分,主要指大小从1 kb到数Mb的DNA片段拷贝数改变,表现为亚显微水平的缺失和重复。有人先后应用不同的方法构建了畜禽的全基因组CNV图谱,并发现与色素沉积、表型性状和疾病相关的CNVs。为了更清楚地了解CNV这种结构变异,文章对近几年畜禽的CNV研究进行了较为全面的分析与阐述,结果表明:CNV分布有一定的保守性,其覆盖的序列约占基因组的30%,可用于畜禽基因组结构特征研究。     

群体遗传变异的测度方法 综述

群体中存在着大量的质量性状和数量性状变异。数量性状的变异是遗传和环境因素互作的结果,其遗传变异用遗传力来度量。而质量性状如血液多态型的变异几乎完全由遗传因子所控制,表现为DNA水平上的基因差异。对群体遗传变异的分析,最早是通过对数量性状的研究来实现,但由于数量性状的表型与基因之间的关系复杂,即使在人工选择的条件下,也不能在基因水平上对变异有更深刻的认识。其次是通过对群体内有害基因频率的测定来研究群体的遗传变异。而有害基因大多为隐性遗传,且频率很低,只有在高度近交的情况下才能识别和鉴定,这一过程本身就对群体的表型产生强烈的影响,所以难以对其遗传变异进行确切和全面     

全基因组关联分析的扩展方法及其在畜禽中应用的研究进展

全基因组关联分析(GWAS)是一种通过对大规模样本集合进行基因型和表型数据的比较分析,寻找与特定性状相关的遗传变异的方法。随着高通量测序技术、生物信息学技术和统计学方法的不断发展,一些频率更小的遗传变异或小分子物质能够被更加精准和经济的方式检测。基于技术进步衍生出GWAS的扩展方法,为畜禽精准育种和遗传改良提供了新的思路,其中包括基于拷贝数变异(copy number variation, CNV)、结构变异(structural variation, SV)和串联重复序列(tandem repeats, TR)的GWAS和基于单倍型、基因表达和代谢组的GWAS。研究人员期望利用不同分子标记以提供更全面和详细的遗传变异信息来增加GWAS的解释性和准确性,或通过结合其他类型的数据来进一步解释和深化GWAS的结果,从而深入研究遗传变异与性状之间联系并确定影响复杂性状的关键基因。作者介绍了基于不同分子标记的GWAS在畜禽研究当中的应用并对其结果进行讨论,分析了不同方法的优势与可行性,为进一步推动GWAS在畜禽研究中的应用,精准育种和遗传改良提供更多的思路和支持。     

MAP3K5基因在畜禽剩余采食量表型调控中的研究进展

随着分子遗传学的发展,已经鉴定出了影响剩余采食量(RFI)的大量数量性状位点和候选基因。有丝分裂原活化蛋白3激酶5(MAP3K5),也称凋亡信号调节激酶1(ASK1),属于MAPK超家族基因之一。目前,已有细胞外信号调节蛋白激酶(ERK)、c-Jun N-末端激酶(JNK)和p38丝裂原激活蛋白激酶(p38-MAPK)这3个MAPK家族成员在哺乳动物细胞中被克隆和鉴定,其主要作用机制是介导3条MAPKs信号通路,从而影响家畜的生长、体型及产奶性状等。课题组在前期对RFI的研究中筛选出与牛剩余采食量相关的MAP3K5基因,但其功能作用尚不明确,笔者在此基础上回顾了该基因的结构、生物学功能,概述了该基因在主要畜禽采食量变异及人类肥胖表型中的功能及作用,并从遗传学的角度重点分析了MAP3K5基因在畜禽RFI表型调控中的可能机制。通过对MAP3K5基因在畜禽RFI表型调控中的研究进展进行综述,期望为后期深入开展MAP3K5基因在畜禽采食量性状调控中的分子机制研究提供思路;对于其他可能通过MAP3K5基因影响畜禽表型的因素(如肠道菌群)有待进一步探讨。     

北京地区荷斯坦牛体型性状遗传参数估计和部分性状间表型相关的分析

遗传参数是指导动物改良育种工作的科学依据。奶牛体型线性评定方法的研究估计了线性体型性状的遗传力，以评估选择对体型的重要性。本文拟利用北京市采用线性鉴定方法以来所收集的数据，对线性鉴定的性状的遗传力进行估计，并对部分性状间的表型相关进行分析，用以指导实...     

拷贝数变异在畜禽中的研究进展

拷贝数变异（copy number variation,CNV）具有多种形式的变异结构,在品种多样性、生物进化和疾病相关性等研究中起着重要作用,并具有片段长度大、覆盖范围广等特点。随着分子生物学的发展及DNA测序技术的日渐成熟,人们对遗传变异的研究不断向DNA分子水平深入,多态性标记在畜禽育种中已逐渐成为动物育种研究的趋势和主流。由于CNV对基因的调控和表达所造成的影响更为显著,因此,CNV在重要畜禽中的研究越来越多。目前,已检测出大量有关畜禽重要经济性状的基因序列变异,并有许多研究均表明CNV与动物的重要经济特征及疾病的发生有关。笔者主要通过参考国内外相关的研究报道,简述了CNV的相关研究背景、概念、突变机制,归纳总结了CNV对牛、羊、猪、鸡的经济性状、繁殖性状和疾病调控的影响,以期通过对这些重要畜禽的基因组学研究揭示其适应性遗传机理和表型性状差异的遗传基础,开发相应的分子遗传标记,为畜禽的标记辅助选育提供理论基础。     

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(-log_(10)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(r~20.4),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。