枫泾猪、梅山猪和沙乌头猪全基因组ROH检测及候选基因鉴定

通过检测枫泾猪、梅山猪和沙乌头猪的长纯合片段(Runs of homozygosity,ROH),鉴定其与3个猪种经济性状相关的候选基因.利用全基因组单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphisms,SNP)芯片数据对这3个猪群体进行全基因组ROH检测,统计ROH数量、长度及分布,计算基于ROH的近交系数(FROH),并在高频ROH区域鉴定候选功能基因.结果显示,从枫泾猪、梅山猪和沙乌头猪群体中分别检测到1588个、3314个和4419个ROH.枫泾猪的ROH平均长度为12.84 Mb,平均FROH为0.084;梅山猪的ROH平均长度为10.55 Mb,平均FROH为0.164;沙乌头猪的ROH平均长度为10.52 Mb,平均FROH为0.141.在高频ROH区域共鉴定到9个枫泾猪候选功能基因和8个梅山猪候选功能基因.研究结果为枫泾猪、梅山猪和沙乌头猪的资源保护和分子标记辅助选择奠定了基础.     

东极黑猪群体遗传结构分析及利用

东极黑猪是在我国东北部发现的一种新黑猪群体,试验旨在了解东极黑猪群体结构和遗传多样性,以期更好地保护和利用东极黑猪遗传资源。通过50k SNP芯片研究426头东极黑猪进行遗传多样性、亲缘关系和家系结构,同时加入20头大白猪及20头民猪数据开展主成分分析（Principal component analysis,PCA）。结果表明,东极黑猪57 466个SNPs中有47 389个SNPs通过质检;PCA结果显示,3个群体分别聚类,东极黑猪与另外两个猪种区分明显;东极黑猪群体中部分个体遗传关系较近,状态同源（Identity by state,IBS）遗传距离为0.097 7～0.358 9,平均值为0.275 2;连续性纯合片段（Runs of homozygosity,ROH）分析发现该群体平均ROH为317.3 Mb,主要分布在200～300 Mb,群体平均近交系数（FROH）为0.133,说明存在近交情况。根据基因组亲缘关系和聚类分析结果,可将东极黑猪群体分为15个家系。综合分析表明,东极黑猪群体遗传多样性丰富,品种独特,但存在近交,建议引入新血统以防遗传多样性丢失。     

川中黑山羊基因组近交系数和选择信号分析

【目的】旨在利用高密度SNPs评估川中黑山羊的近交水平并鉴定选择信号。【方法】基于41个川中黑山羊全基因组重测序数据筛选全基因组SNPs,分析连锁不平衡、估计有效群体大小并检测长纯合片段(runs of homozygosity,ROH)。使用5种方法(F_ROH、F_UNI、F_HOM、F_VR1和F_VR2)估计个体基因组近交系数并进行比较。采用ROH岛、iHH12和XP-EHH 3种方法,鉴定川中黑山羊中正选择基因。【结果】连锁不平衡分析表明,SNPs之间的物理距离为10 bp时r²为0.51,当此距离增加到1 000 bp时r²为0.2。在999世代前川中黑山羊有效群体大小为5 696只,而13世代前则降低到190只。基于ROH,川中黑山羊群体的近交主要发生在250～500世代(F_{ROH 0.1-0.2 Mb})和100～250世代(F_{ROH 0.2–0.5 Mb})。另外,F_ROH     

浦市黑猪保种群体基于SNP芯片的遗传结构分析

【目的】通过SNP芯片技术分析浦市黑猪群体遗传多样性和家系结构,为保护和利用浦市黑猪资源提供支撑。【方法】利用“中芯一号”50K SNP芯片,对79头成年浦市黑猪（10头公猪、69头母猪）进行SNP测定,采用多种分析软件（Plink、 Gmatix及Mega X）对群体遗传多样性和亲缘关系开展分析,进而构建群体家系结构。【结果】在79头浦市黑猪中共检出57 466个SNPs位点,平均基因型检出率为99.15%。遗传多样性分析提示SNP位点具有多态性,群体存在近交（有效群体含量Ne仅为1.5,且平均观察杂合度<平均期望杂合度）。群体平均状态同源（Idengtical by state,IBS）遗传距离为（0.294 9±0.072 6）,公猪为（0.277 1±0.091 8）,共检测到长纯合片段（Runs of hemozygosity,ROH）(29.60±16.12)个,其中长度在0～100 Mb的占40.5%,且群体基于ROH的平均近交系数为0.108。IBS距离矩阵、G矩阵结果以及群体ROH值的分析结果均反映出群体内个体之间存在较近的亲缘关系。根据群体进化树结果,将群体划...     

延边牛基因组的遗传变异与受选择分析

为研究延边牛种质资源的遗传多样性、群体遗传结构，并挖掘延边牛适应性相关基因。基于75个牛的全基因组数据（延边牛16个，安格斯牛4个、西门塔尔牛8个、海福特牛2个、韩牛8个、中国瘤牛7个、哈萨克牛9个、蒙古牛7个、印度瘤牛6个，西藏牛8个，均来自于NCBI公共数据库），对延边牛血统组成、基因组变异及首选择基因进行分析。结果表明：延边牛具有东亚普通牛和欧洲普通牛血统，其中东亚普通牛血统占78%，欧洲普通牛血统占22%。纯合片段（ROH）统计显示，在所有品种中发现的多数ROH长为0.5～1 Mb。欧洲商业品种（安格斯牛、海福特牛和西门塔尔牛）具有更多的中等（2～4 Mb）及长ROH片段（>4 Mb），表明欧洲商业品种近期受到的人工选择程度极高。延边牛具有最多的0.5～1 Mb短ROH片段，说明延边牛的选育程度比欧洲商业肉牛品种低。基于基因组杂合度揭示的近交系数表明，在所有群体中，安格斯牛的近交系数最高（0.54），中国瘤牛最低（-0.71）。平均基因组核苷酸多样度结果显示，中国瘤牛>印度瘤牛>蒙古牛>哈萨克牛>西藏牛>延边牛>韩牛>西门塔尔牛&...     

近交群体配子间的信息学性质

讨论了近亲交配群体在世代交替中配子间平均互信息性质;定义了配子间的近交关联信息系数,并与近交系数比较,阐述了配子间的近交关联信息系数的优点。结果表明,应用信息论模型研究群体遗传学与以往统计学方法具有一致性,而且还具有信息学的意义和优点。     

蜜蜂的近交形式及其遗传相关

本文详细分析了蜜蜂随机交配群体中各种近交形式及其遗传相关,并应用电子计算机模拟了各种近交形式中的后代纯合过程,计算了后代达到纯合状态的速度,为蜜蜂的纯度累积育种和高纯度自交系的培育提供了科学依据.     

基于GBS测序的湘东黑山羊的亲缘关系及近交系数

利用基因分型测序(GBS)对60只湘东黑山羊(9只公羊、51只母羊)进行基因组测序,获得湘东黑山羊染色体上的SNP数据和连续纯合子片段(ROH)数据。通过SNP数据进行基于G矩阵的基因组亲缘关系分析和NJ聚类分析,构建湘东黑山羊的群体家系结构,并通过ROH数据得到群体平均近交系数。结果表明,60只湘东黑山羊的平均测序深度为9.15X,与参考基因组比对率平均为99.59%;在SNP检测过程中,3只母羊不符合基因型数据质控标准,将其过滤后获得其他57只黑山羊29条染色体上153 046个SNPs位点和1 937个ROH片段;构建的湘东黑山羊8个家系,其中 9只公羊和6只母羊被分为7个家系,另42只母羊被单独分类;基于ROH片段分析的湘东黑山羊群体中每个个体的近交系数均值为0.047,说明湘东黑山羊公羊在繁育过程中有较大的利用空间。     

近交系统的理论后果

1.规则近交系统的近交系数及杂合体频率的变化规律在经典文献中被归结为一些世代递推公式,以此描述群体的遗传结构。这里,我们通过研究相继世代杂合体频率的变化与平衡的起始群体基因裂频率的联系,为常体的两等位基因位点,导出表达若干近交系统的杂合体频率,近交系数及近交率变化的通式。2.用本文中的公式可以简单地直接计得任一给定世代 t 的近交系数,杂合体频率及近交率,而不象经典公式需要依赖所求参数在以前世代的值。3.严密地求证了全同胞交配系统,交替型及无限型亲子交配系统的近交系数及杂合体频率的极限值。4.求得了全同胞交配系统及交替型亲子交配系统的近交率的准确极限值,它等于(2/(1+5~(1/2))~2)。5.研究了在全同胞交配系统及交替型亲子交配系统中,近交进程的精细变化。发现各世代的近交率以极限值(2/(1+5~(1/2))~2)为中心,左右摇摆,摆幅逐代减小而趋于该值。     

完全自交群体两对等位基因的信息学分析

完全自交是程度最强的近亲交配方式,对于研究近亲交配有重要价值.从处于哈迪-温伯格平衡的两对等位基因群体开始完全自交,完全的纯合体基因型频率逐代增加、完全的杂合体基因型频率逐代减少,而半纯合半杂合的基因型频率可能增加也可能减少.研究表明:从两位点整体来看,基因型联合申农熵逐代单调减少,配子间互信息逐代单调增加,近交关联信...     

Genome-wide detection for runs of homozygosity analysis in three pig breeds from Chinese Taihu Basin and Landrace pigs by SLAF-seq data

Erhualian (E), Meishan (MS) and Mi (MI) pigs are excellent indigenous pig breeds in Chinese Taihu Basin, which have made great contributions to the genetic improvement of commercial pigs. Investigation of the genetic structure and inbreeding level of the 3 pig breeds is of great significance for the sustainable breeding of commercial pigs. The length and number of runs of homozygosity (ROH) as well as the frequency of genomes covered by ROH can be used as indicators to evaluate the level of inbreeding and the origin of the population. In this study, the ROH characteristics of E, MS, MI and Landrace (L) pigs were analyzed by SLAF-seq data, and the inbreeding coefficient based on ROH (F_ROH) was calculated. In addition, we have identified candidate genes in the genomic regions associated with ROH. A total of 10568 ROH were detected in 116 individuals of 4 pig breeds. The analysis showed that there were significant differences in genetic structure between 3 Taihu Basin pig breeds and L, and the genetic structure of E and MI was similar. The results of F_ROH showed that the inbreeding level of MS was the highest (0.25±0.07), while E and MI were lower than L. Compared with the other 3 pig populations, MS showed a higher frequency of long ROH (>5 Mb), indicating higher inbreeding in MS in recent generations. A large number of candidate genes related to reproductive traits are located in the genomic regions with a high frequency of ROH, and these genes are expected to be used as candidate genes in marker-assisted selection (MAS) breeding programs. Our findings can provide theoretical support for genetic conservation and genetic improvement of 3 pig breeds in Chinese Taihu Basin.     

动物遗传育种学科百年发展历程与研究前沿

经过上万年的野生物种驯化、自然选择和人工选择,世界各国逐渐形成了现有的家养动物品种。伴随着遗传学理论的发现和逐步完善,动物常规育种技术从一般的表型选择发展到利用BLUP方法进行育种值估计,在近五十年为畜禽遗传改良做出了巨大贡献。20世纪80年代,各种分子遗传标记的逐步问世和现代生物技术的迅速发展为动物遗传育种工作的研究和改良提供了新的途径和方法。DNA、RNA、蛋白质等各种组学信息的整合研究,不但为动物重要经济性状功能基因挖掘、分子遗传机制解析带来新的契机,并且使得动物育种从传统育种时代真正迈入分子育种时代。近年来,世界动物育种工作在分子数量遗传学、功能基因组学、分子育种技术等方面都取得了显著进展。     

马铃薯品种（系）田间晚疫病抗性评价和全基因组遗传多样性分析

【目的】进行田间晚疫病抗性评价,利用SNP分子标记分析马铃薯抗晚疫病种质的遗传多样性及分离基因组内可能影响马铃薯晚疫病抗病性状的遗传区段,为马铃薯晚疫病抗性种质创新与利用提供理论依据。【方法】通过多年多点田间鉴定对马铃薯种质资源进行晚疫病抗性评价。利用dd-RAD技术对马铃薯种质资源进行简化基因组测序并分型SNP标记。利用Admixture软件分析群体的遗传结构,GCTA软件进行主成分分析,fastTree软件构建系统发育树,stacks程序包中的populations命令计算群体遗传多样性参数,vcftools程序计算选择性消除参数,Clustal Omega程序比对氨基酸序列,MEGA6绘制氨基酸序列进化树,GEMMA 0.98.1软件进行全基因组关联分析,CMplot程序绘制QQ图和曼哈顿图。【结果】通过对马铃薯种质资源多年多点田间晚疫病抗性进行鉴定,得到101个抗晚疫病的品种（系）及21个感病品种,并对它们进行dd-RAD简化基因组测序,通过对比参考基因组,共检测到分布相对均匀的8 697 602个SNP。通过种群结构分析、主成分分析和系统进化分析,将这些种质资源进一步划分为6个群体。6个群体之内的平均核苷酸多样性值（π）为0.2055—0.2572,之间的群体分化指数（Fst）为0.156909—0.187336,说明这些种质资源存在较丰富的单核苷酸多态性。同时6个群体内期望杂合度（He）为0.187—0.2297,观测杂合度（Ho）为0.0829—0.1186,6个群体内的观测杂合度均小于期望杂合度,并且6个群体内的近交系数（Fis）范围为0.2412—0.3554,说明在选育这些种质的过程中存在近交现象。分析可能影响晚疫病抗性的马铃薯基因组遗传区段,以20 kb为窗口,5 kb为步长,在基因组相同位置,分别计算不同抗性种质间π值比值和Fst值,进行选择性消除分析,选择π值比值最小的5%及Fst值最大的10%的745个遗传区段进行分析,遗传区段中共包含507个基因,其中,有4个NBS-LRR类基因。利用群体SNP和马铃薯种质的不同晚疫病抗性表型,进行全基因组关联分析,有9个SNP与抗病性状高度相关,其周围50 kb的基因组范围内,有69个基因,其中15个基因预测参与到应激反应,12个基因预测参与清除过氧化物自由基过程。【结论】dd-RAD简化基因组测序可以在马铃薯基因组中分型获得数量较多、分布相对均匀的SNP标记。马铃薯田间抗晚疫病种质资源拥有较丰富的单核苷酸多态性,但在其选育过程中存在近交现象。选择性清除和关联分析有助于分离影响晚疫病抗病性状的遗传区段。     

洪山鸡提纯选育效果的微卫星分子标记分析

利用8个微卫星座位对洪山鸡的提纯选育效果进行分析,分别计算了群体有效等位基因数、观测杂合度、期望杂合度、多态信息含量、遗传相似系数和近交系数等相关参数.结果表明:在零世代基础群和五世代洪山鸡群体中共检测到129个等位基因,片段长度在120～300 bp之间;2个世代的遗传多样性指标大多表现为高度多态,零世代基础群和五世代平均多态信息含量分别为0.861 4和0.649 9,平均观察杂合度分别为0.490 0和0.343 8,平均期望杂合度分别为0.8662和0.826 5;五世代的群体平均遗传相似系数为0.775 9,较零世代基础群体有显著提高(0.673 0);2个世代间的近交系数均值为0.047 7.     

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 studies,GWAS）是近几年发展起来的一种复杂性状研究的新方法。在过去几年中,国内外不少研究者对畜禽的重要经济性状、遗传缺陷性疾病、复杂疾病的抗性、品种的某些特征等性状开展了GWAS。这些研究不仅大大丰富了畜禽标记辅助选择中可利用的分子标记,而且为这些性状分子机理的探索研究提供了重要线索。本文对国内外畜禽GWAS中所用的群体、主要分析方法和研究结果进行综述,并对GWAS的研究应用做一展望,以期为进一步利用GWAS进行畜禽各种性状遗传基础的研究提供参考。     

不同留配体制下小群体近交的研究

采用Monte Carlo方法研究了群体在3种规模7种留配体制下50个世代内的近交。结果表明,最优留种最优选配是近期内控制近交最有效的留配体制。非同胞随机交配和最优选配在随机留种下均可有效地控制群体近交。而在家系等数留种下只能控制起初若干世代的近交,可控制的世代数因群体规模而异。选配增加了世代内个体近交系数的一致性,但增大了世代间近交量的差异。     

吉林省汪清县畜禽粪便污染及防治措施

为了解汪清县畜禽粪尿污染现状情况,采用2000~2010年各类畜禽养殖数据,利用各类畜禽粪尿日排泄系数和污染物含有量,估算出畜禽粪尿排放总量、污染物总量及其流失量。结果表明,2010年汪清县畜禽粪尿总量为101.60万t,单位耕地畜禽粪尿承载量为24.69 t/hm2,略高于全国耕地畜禽粪尿平均承载量。N、P的单位耕地污染物承载量为29.16和4.86 kg/hm2,均低于全国平均值。汪清县畜禽养殖业对汪清县的环境具有一定的影响,应加强对畜禽养殖业的污染治理。     

甘蓝类蔬菜分子育种研究进展

甘蓝类蔬菜是中国蔬菜的重要组成部分,常规育种技术是制约甘蓝类蔬菜在产量和品质等方面的遗传改良的重要瓶颈。分子育种是提高育种效率的有效策略。为促进甘蓝类蔬菜分子育种改良,结合国内外研究进展,从高质量基因组和数据库、目标性状基因定位与克隆、分子标记辅助育种、基因编辑等方面探讨了分子育种在甘蓝类蔬菜育种实践上的应用。指出了解析控制重要农艺性状基因的调控网络是大规模种质创新的核心和关键点。认为基因编辑技术可加速推动甘蓝类蔬菜分子育种进程。最后对加强甘蓝类蔬菜分子育种的策略进行了展望,为其分子育种的深入研究提供理论依据。