猪重大育种价值基因及挖掘技术研究进展

随着分子生物学和动物遗传育种技术的快速发展,对于畜禽优良性状的研究已从对表型选育进入到对单个或多个重要性状关联基因的分子选育,如对猪肉质性状的相关研究,在影响猪背膘厚、肌内脂肪含量、火腿重量等方面筛选到许多关键基因。近年来,非洲猪瘟肆虐,对猪抗病的研究再次成为热点,也发现了众多关键基因,如CD163直接参与了猪呼吸与繁殖综合征病毒的侵入机制。除了疾病的影响外,繁殖性状对养猪业的发展也起着至关重要的作用。随着研究人员对各重要性状研究的不断深入,现已积累了大量重要育种价值基因的多维数据,且由此开发出了多种基因筛选技术,尤其是CRISPR-Cas9基因编辑技术的发现及其作为全基因组筛选工具的成功应用,以及在后基因组时代功能基因组筛选与多组学的联合应用等,进一步推动了遗传育种领域的发展。作者系统总结了猪肉质、抗病及繁殖性状相关的重要育种价值基因及其挖掘技术,以期为猪的遗传改良提供指导性建议和参考。     

全基因组测序在畜禽中应用的研究进展

在基因组研究方面,目前全基因组测序已由第一代测序技术发展到第三代测序技术,全基因组测序与传统方法相比具有更加全面、精准、高效等优势。随着测序技术的发展和费用的降低,全基因组测序（whole genome sequencing,WGS）技术逐渐成为基因组研究应用最广泛的技术。全基因组测序已经在畜禽起源进化、重要经济性状基因挖掘、分子育种等方面取得了诸多成果。通过全基因组重测序,能够发现拷贝数变异（copy number variation,CNV）及单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism,SNP）变异,丰富现有的CNV和SNP数据库,为抗病、生长、食欲、代谢调节、表型、环境适应机制及重要经济性状基因的分析提供重要数据。作者针对全基因组测序技术在主要畜禽上的研究进展,综述了全基因组测序在畜禽的品种遗传多样性、群体演变机制、功能基因挖掘等研究中的应用,并探讨了全基因组测序存在的问题,旨在为畜禽种质资源保护和分子育种实践提供参考。     

功能基因筛选方法的研究进展

功能基因的筛选研究可为深入了解表型性状的发生和发展过程以及作用机制奠定基础,因而正在成为研究家畜表型性状的重要途径。该领域的迅速发展主要依赖于生物技术的不断提高和发展。文章对功能基因筛选研究策略及其主要技术方法,如候选基因法、全基因组关联分析、二代测序技术、基因编辑技术等的研究进展及应用进行了综述,旨在为相关领域的研究提供参考。     

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.     

转录组学在茶树研究中的应用进展

转录组学主要是从RNA水平上研究物种基因表达情况,可用于功能基因的挖掘、次生代谢物研究和物种抗逆抗病分子机制研究,对于探索作物重要农艺性状机理、种质资源创新和新品种选育具有重要的促进作用。介绍了转录组学的主要技术方法、原理以及在茶树研究中的进展,以期为茶树现代分子育种提供参考。     

全基因组水平紫花苜蓿TCP基因家族的鉴定及其在干旱胁迫下表达模式分析

紫花苜蓿是世界最重要的豆科牧草之一，干旱是影响其产量和地理分布的关键瓶颈。在紫花苜蓿响应干旱胁迫过程中，转录因子发挥着重要的调控作用。TCP（teosinte branchesd 1/cycloidea/pro-liferating cell factors）为植物特有的转录因子，在植物生长、发育、响应逆境胁迫中都具有重要的生物学功能。截至目前，该基因家族在紫花苜蓿中的分布以及响应干旱胁迫的生物学功能仍未见报道。因此，为进一步挖掘紫花苜蓿中响应干旱胁迫功能基因，本研究利用生物信息学方法在全基因组水平对TCP基因家族进行了鉴定，并对其系统进化、基因结构、染色体定位、共线性分析以及干旱胁迫下的表达模式进行了分析。结果表明，紫花苜蓿基因组中共鉴定出40个MsTCP基因，不均匀地分布于20条染色体上，其中包括17对旁系同源基因对，且都是基因片段复制事件。系统发育和保守结构域分析发现，MsTCP基因可以分为2个大分支和3个亚家族（PCF， CIN与CYC/TB1），同一分支中的成员具有相同氨基酸数目的TCP结构域，同亚家族中的成员具有相似的保守基序与基因结构。此外，通过分析紫花苜蓿响应干旱转录组数据共鉴定出4个可能与紫花苜蓿响应干旱胁迫有关的MsTCP基因（MsTCP23，MsTCP27，MsTCP29，MsTCP33）。qRT-PCR结果进一步表明PEG模拟干旱胁迫处理后，这4个基因的表达量在根和叶中均显著上调，进一步确定了这些基因的确响应紫花苜蓿干旱胁迫。该研究为后期深入解析紫花苜蓿响应干旱胁迫理论以及通过基因工程技术创制高抗旱紫花苜蓿新种质奠定基础。     

转录组数据分析与功能基因挖掘

高通量测序技术的不断发展和应用,为挖掘重要功能基因提供了转录组分析方法,但如何利用海量测序数据准确、高效地挖掘功能基因,仍是转录组学分析方法研究的重要瓶颈。本文综述了RNA-seq数据质量控制与读段定位、基因组注释、转录本拼接、表达水平评估、差异表达分析等环节分析方法,比较了数据分析常用软件、算法和数据库等的性能和适用范围;同时,又综述了蛋白调控互作网络和加权基因共表达网络等差异表达基因的功能分析方法。转录组分析正在从只利用物种内信息挖掘差异基因,向引入其他物种参考系进行目标物种功能基因挖掘分析方向发展。结合同源基因预测候选基因法、选择信号法、极端数据法、GO注释和KEGG富集分析法及BSR-Seq(bulked segregant RNA-Seq)法等鉴定方法,使分析结果更加科学可靠。随着测序技术和数据分析方法不断进步、数据库资源不断完善,测序数据中隐含的基因表达调控和生命规律将会逐渐得到准确、深入揭示。     

转录组学在牧草上的应用进展

牧草是发展草地畜牧业的重要基础。随着高通量测序技术的发展,转录组测序在牧草种质资源评价、重要性状形成机制以及优异基因资源挖掘、分子标记开发等方面已有较广泛的应用。本文从生长发育、生物胁迫适应机制、非生物(盐碱、极端温度、干旱、营养亏缺、重金属等)胁迫适应机理、逆境转录因子挖掘和分子标记筛选等方面对当前有关牧草转录组学研究进展进行综述并展望,以期为相关研究工作的开展提供参考。     

猪肉品质遗传研究进展与启示

通过分析近几年猪肉质性状方面遗传研究进展,综述了候选基因法、转录组、蛋白组及全基因组关联分析等不同研究方法对影响猪肉品质基因的挖掘,分析了现有遗传研究工具在肉质研究中存在的问题,并对肉质性状分子遗传研究前景提出展望,为进一步促进分子遗传标记在猪肉质性状中的遗传改良的应用提供参考。     

蒺藜苜蓿耐酸铝性状的全基因组关联分析

铝毒害是酸性土壤耕种的主要限制因素,每年造成大量作物减产。蒺藜苜蓿是紫花苜蓿的一年生近缘种,广泛分布于世界各地,是紫花苜蓿遗传改良的重要基因资源。本研究利用蒺藜苜蓿群体的耐酸铝性状差异,进行全基因组关联分析,筛选蒺藜苜蓿耐酸铝性状相关的遗传位点,共得到58个与蒺藜苜蓿耐酸铝性状相关的SNP标记。对其周围基因进行功能注释分析,发现这些SNP位点主要参与苜蓿的细胞壁、脂质代谢、环境胁迫响应过程、氧化还原反应过程以及小分子转运等过程。最后,通过基因组选择方法将发掘SNP标记应用到蒺藜苜蓿耐酸铝性状的预测,预测准确性达到0.80,这说明本研究发掘的SNP标记可以用于蒺藜苜蓿及其近缘物种紫花苜蓿耐酸铝性状的遗传改良。     

全基因组关联分析(GWAS)在鸡重要经济性状基因定位中的研究进展

全基因组关联分析（GWAS）是通过分析表型性状和基因遗传变异之间的关联性从而确定影响表型性状的遗传因素的一种方法,目前已广泛应用于畜禽生产中。文章主要对GWAS在鸡生长性状、繁殖性状、蛋品质性状和屠宰性状等重要经济性状基因定位中的研究进展进行综述,旨在为鸡遗传育种和种质改良以及地方特色鸡品种的保种提供思路。     

紫花苜蓿响应低温胁迫转录因子的鉴定及表达分析

研究证明,转录因子广泛参与植物的生长发育过程并响应多种生物/非生物胁迫信号途径。低温胁迫可导致紫花苜蓿(Medicao sativa)减产、越冬率降低以及生产年限缩短。利用新一代高通量转录组测序技术,本研究对4℃低温胁迫下紫花苜蓿中响应低温胁迫的转录因子基因进行了鉴定,并对其表达情况进行分析,结果表明,转录组测序共获得78 925条Unigene序列和3 448个差异表达基因。其中,从3 448个差异表达基因中共鉴定出43个转录因子家族,共251个基因被显著地诱导表达。不同转录因子家族基因受低温胁迫诱导表达不同。本研究有助于在整体水平加深了解紫花苜蓿转录因子表达特性,为进一步研究这些响应低温胁迫的转录因子的功能提供参考。     

全基因组关联分析在水禽主要数量性状基因座定位的应用现状

水禽的经济性状多为数量性状,数量性状基因座(quantitative trait loci, QTL)是调控数量性状表达的遗传基础,因此QTL的定位是分子育种的基础。全基因组关联分析(genome wide association studies, GWAS)作为鉴定表型与基因型关系的一种分析策略,是挖掘畜禽QTL的重要手段,并已经成功应用于猪、牛、鸡等畜禽的遗传育种工作中。利用GWAS可以定位与水禽经济性状相关的QTL,确定影响水禽性状的功能基因或主效基因,从而实现对水禽重要性状的改良。文章综述了GWAS在水禽重要性状研究上的应用效果,并分析了不足之处,以期为完善水禽遗传育种与遗传改良方法提供参考。     

紫花苜蓿SAUR基因家族的鉴定及其在非生物胁迫中的表达模式研究

SAUR(small auxin-up RNA)是植物早期响应生长素的一类基因,参与植物生长发育与非生物胁迫响应等一系列生物过程。在拟南芥、水稻、棉花等物种中已经对SAUR基因家族进行了系统鉴定与分析,但是,在世界上最重要的豆科牧草紫花苜蓿中关于SAUR基因家族的研究尚未开展。本研究利用生物信息学的方法在紫花苜蓿参考基因组共鉴定到433个MsSAUR成员,并对其基因组位置、基因结构、启动子顺式作用元件以及不同组织中的表达模式进行了分析。同时,利用紫花苜蓿在不同非生物胁迫下的转录组数据,发现有5、11、19以及12个MsSAUR成员分别响应干旱、盐、冷以及碱胁迫,MsSAUR14/94/254可以同时响应干旱和盐胁迫,MsSAUR297可以同时响应干旱、盐以及碱胁迫,MsSAUR306可以同时响应干旱、盐以及冷胁迫。本研究结果可为后期通过基因工程技术创制高产抗逆新种质提供重要的候选基因。     

绵羊重要经济性状可用遗传标记研究进展

绵羊作为重要的经济动物,是人类社会肉、奶和皮毛的来源之一。生长性状、胴体性状、繁殖性状、产毛性状、抗病及耐寒等都是绵羊生产和遗传育种研究领域的重要经济性状,了解这些性状的分子遗传基础,确定关键功能基因以及遗传标记位点有利于提高重要经济性状选择的准确性,进而加速绵羊经济性状的遗传改良。随着基因组重测序、转录组测序和甲基化测序等技术的发展以及全基因组关联分析技术的成熟,有关绵羊表型性状与基因型的关联分析报道较多,挖掘到一系列绵羊经济性状相关的候选基因和遗传标记。作者主要从生长发育、繁殖、尾脂沉积和羊毛生产4个角度对近几年筛选到的可用遗传标记基因进行总结,挑选出一些明星基因,如肌细胞增强因子(myocyte enhancer factor 2B,MEF2B)和生长抑素受体1(somatostatin receptor 1,SSTR1)影响绵羊体重;椎骨发育相关基因(vertebrae development associated, VRTN)是决定胸椎数量的主效基因;繁殖力基因(fecundity booroola, FecB)、骨形态发生蛋白15(bone morphogenetic pr...     

不同产羔数绵羊性腺轴比较转录组研究

试验通过对巴美肉羊性腺轴进行转录组分析,旨在挖掘影响多羔性状的关键功能基因。分别选取双羔组巴美肉羊5只、单羔组4只,利用转录组测序（RNA-Seq）技术对下丘脑、垂体、卵巢转录组文库进行测序,然后对得到的测序数据进行生物信息学分析。测序数据经过质量控制后,27个样品共得到112 Gb的有效数据。差异基因分析表明,与单羔组相比,双羔组下丘脑中,上调表达基因111个,下调表达基因106个;垂体组织中,上调表达基因97个,下调表达基因142个;卵巢组织中,上调表达基因182个,下调表达基因67个。功能富集性分析表明,神经活性的配体－受体相互作用信号通路在下丘脑－垂体－卵巢性腺轴调控排卵及卵泡发育方面发挥着重要的调控作用。通过不同产羔数巴美肉羊性腺轴比较转录组研究,提供了全部的转录本信息,筛选了影响产羔数的相关功能基因,丰富和补充了绵羊基因组信息,为进一步阐明绵羊繁殖力差异的分子机制奠定基础。     

家蚕相关蛋白质研究进展

随着人类基因组计划研究和我国首次对家蚕基因组“框架图”绘制的成功完成，人们迫切需要了解这些基因的功能是什么，以及这些基因在生物体中如何发挥作用。基因是遗传信息的携带者，生命功能的真正执行者是蛋白质，只有研究基因编码和翻译的蛋白质，才能真正揭示生命活动的规律，由此产生了研究细胞内蛋白质组成及其活动规律的新兴学科-蛋白质组学。从结构基因组到功能基因组，蛋白质组研究已成为后基因组时代重要的研究内容。本文概述了家蚕蛋白质组的研究技术及家蚕相关蛋白质的研究进展，并对其研究应用作了展望。     

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。     

水牛基因组及重要经济性状关联基因解析研究进展

水牛为全世界约20亿人提供乳、肉等产品,在人类生活中占据重要位置,然而水牛的遗传信息未得到充分挖掘.本文对水牛重要经济性状、水牛高质量参考基因组构建、进化历史、全基因组关联分析和重要经济性状关联基因发掘的研究进展进行综述,并对优化建立水牛全基因组选择育种和基因组设计育种为人类培育出产奶量高、个体大、性格温顺、抗热应激且...     

羊经济性状全基因组关联分析与基因组育种的研究进展

随着全基因组时代的到来,高通量测序在动物新基因和分子标记挖掘方面的优势日益突出,与此同时,全基因组关联分析(Genome-wide association studies,GWAS)成功建立起变异与表型的关联,借助现代分子育种和基因组选择(Genomic selection,GS)技术,这些新产生的基因组变异必将在动物经济性状改良方面发挥重要作用。目前,与家羊关键经济性状有关的分子遗传标记研究还相对较少,而高质量参考基因组的发表为性状的遗传改良提供了发展的契机。基于此,文章对绵羊和山羊关键经济性状的GWAS分析和GS育种的相关进展做一综述,以期为羊品种资源保护和利用提供借鉴。