畜禽全基因组长纯合片段检测的研究进展

长纯合片段(runs of homozygosity, ROH)是在个体和群体中常见的连续性纯合片段,是亲代将同源相同的单倍型遗传给同一个后代而形成的。ROH蕴藏着种群丰富的遗传信息,这使ROH成为一种有用的工具,可以提供关于种群是如何随着时间的演变而变化的信息。ROH也可以用于估计个体间遗传关系,有助于将近亲交配率降至最低,还可以暴露基因组中有害的变异。ROH在基因组中的大小、分布和频率受到自然选择和人工选择、重组、连锁不平衡、群体历史、突变率和近交水平等诸多因素的影响。近年来,随着高通量基因分型技术的使用以及二代测序成本的降低,畜禽育种已经进入基因组时代。对优秀种畜禽的选择强度大大提高,这在改善畜禽生产性能的同时不可避免地会造成动物的近交,从而导致近交衰退。根据ROH的分子信息能更准确地估计纯合性并可以检测过去和最近的近亲交配情况。基于ROH计算近交系数(FROH)反映的是个体的真实近交系数,即为实现的近交系数,而系谱近交系数FPED得到的是期望值。FROH在缺乏系谱信息的情况下,也可以用来推断一个群体的历史和近亲交配水平的信息。选择会改变优良畜禽的表型,并重塑了基因组不同区域的R...     

苏尼特羊全基因组选择信号检测

【目的】选择信号是物种在进化过程中,经历长期的自然和人工选择在基因组上所留下的印迹。选择信号检测不仅能反映选择对品种培育的作用,还可以作为重要经济性状QTL定位的一个有效方法。苏尼特羊是中国内蒙古地区一个优良的地方绵羊品种,适应于恶劣的戈壁自然环境条件。对苏尼特羊全基因组选择信号检测,不仅能够寻找受正向选择（positive selection）相关的候选基因,揭示重要经济性状的遗传机制,还能为苏尼特羊品种培育过程中受正向选择的性状所经历过长期的人工选育提供遗传学证据。【方法】基于Illumina Ovine SNP50K芯片利用基于单倍型信息的单倍型积分值（integrated haplotype score, iHS）方法对苏尼特羊进行全基因组选择信号检测。首先对SNP芯片数据进行经过质控和单倍型推断后,共剩余42 616个SNP标记用于连锁不平衡（linkage disequilibrium, LD）分析和单倍型推断。然后按照祖先等位基因信息进一步筛选后得到30 537个SNP标记估计用于选择信号检测iHS值,并再以500kb长度作为为一个窗口进行划分一个选择区段,计算窗口内iHS均值,然后进行显著性检验。对具有显著|iHS|值的选择区段基因组区域进行基因注释,并对所检测的候选基因进行GO富集分析。【结果】构建了苏尼特羊的连锁不平衡衰减图谱,发现LD值随着两标记间距离的增大而减小,但也发现某些远距离标记之间存在较高水平的连锁不平衡。通过iHS方法在全基因组范围内共检测到204个具有选择信号的基因组区段,这些区段内与845个候选基因紧密相关。其中有与绵羊角的缺失相关的RXFP2基因,调控一系列控制绵羊毛色基因的ASIP,参与机体神经系统发育的HTR4和SOX10,与胚胎时期神经嵴发育密切相关的SOX10,可以激活骨调控中转录因子12进而调节骨骼发育的E2F2,对骨骼与肌肉的发育和形成相关的PLA2G6,促进核糖体蛋白合成的RPL7基因,与绵羊肺气肿相关性的POL,以及调节机体的先天性免疫功能和适应性免疫应答反应的MATR3。此外,还包括与神经系统发育和疾病相关的ZWINT、PPP1R1B、GPR98、LUC7L3、CAPZA1和MYT1L等。通过生物信息学分析发现与生物学过程相关的有24个GO条目、分子功能相关的有4个GO条目,和细胞组分相关的有3个GO条目。这些GO条目主要与蛋白质合成、大分子物质代谢降解过程和蛋白质的靶向运输、分子活性和核糖体组分以及在核糖体亚基相关。【结论】构建了第一张中国绵羊品种的连锁不平衡图谱和全基因组选择信号图谱。在全基因组范围内检测到与选择相关的重要经济性状的候选基因,其中部分候选基因在绵羊驯化过程中具有非常重要的意义,为进一步了解绵羊的人工选择过程提供了重要的参考依据,也为中国绵羊品种的培育提供了理论基础。     

鸡脾脏重全基因组关联分析

【目的】利用全基因组关联分析（genome-wide association study, GWAS）技术解析产蛋后期母鸡脾脏重的分子机制和遗传特征,为改善产蛋后期母鸡的健康状况提供理论依据。【方法】利用东乡绿壳蛋鸡和白来航蛋鸡构建资源群体,以72周龄F2代501只母鸡脾脏重为研究材料。首先利用高密度600 K 基因芯片对试验群体基因组进行SNPs检测。其次利用APT软件进行质控、BEAGLE软件进行基因型填充、PLINK软件进行主成分分析,GEMMA软件进行全基因组关联分析,最终获得脾脏重的显著和潜在显著关联位点。然后利用GCTA软件计算基于SNP数据的脾脏重遗传力以及染色体遗传力,并利用Haploview软件对显著或潜在关联位点进行连锁不平衡分析。最后通过显著位点区域的相关基因功能注释来筛选影响母鸡产蛋后期脾脏重的候选基因。【结果】由72周龄母鸡脾脏重的表型数据可知,在蛋鸡产蛋后期存在较大的变异系数,脾脏重的遗传力为0.236。通过基因型分析得到43万个高质量的SNP进行进一步分析。群体结构分析发现基因膨胀系数为1.042,表明试验群体没有群体分层的现象,避免了关联分析中假阳性结果的出现。利用单变量混合线性模型分析共发现了412和281个SNPs位点与脾脏重显著和潜在显著关联,位于1、4、16、28号染色体上。显著性关联位点在1号染色体161-174 Mb区间和28号染色体0.47-1.27 Mb区间,潜在性显著位点在4号染色体76 Mb区间和16号染色体175kb区间。由于显著区域可能存在的连锁不平衡,对显著性位点进行了条件分析和连锁不平衡检验,以1号染色体位点rs314001986和28号染色体上位点rs312729296进行条件分析,经分析后原先显著关联的位点均不显著,即以rs314001986和rs312729296作为候选SNP进行基因注释分析。对4号染色体和16号染色体潜在显著位点进行连锁不平衡分析,结果显示潜在性显著位点间存在强的连锁不平衡,即以性状表型方差贡献率最大的SNP rs315270535和rs314065899为候选位点进行进一步分析。参考鸡的galgal4基因组,对各显著及潜在性显著位点及区间初步筛选到KCTD4、LDB2、HEP21和PCASP2候选基因,鉴定的候选基因可能参与了脾脏生长以及免疫应答等过程。此外,将显著位点的基因型与群体的表型数据进行关联分析,发现rs314001986和rs312729296在基因型为GG时对脾脏均有增重效应。此外,基于群体的基因型数据得到1号染色体解释的遗传力为9.25%,28号染色体为4.55%。【结论】初步揭示了母鸡产蛋后期脾脏重的遗传特征,脾脏重的遗传力和染色体遗传力为首次报道。生物信息学分析鉴定到影响脾脏重的区域为新的发现,并初步筛选出4个候选基因。     

北京地区大白猪基因组联合育种研究

【目的】 利用基因组选择技术,进行北京地区大白猪基因组联合遗传评估,并实施基因组选择分子育种,预测刚出生的小公猪基因组估计育种值,提高选种准确性。【方法】 利用北京地区3家核心育种场英、美系大白猪2007-2017年场内性能测定记录,筛选4020头个体构建基因组选择混合参考群,性状包括达100kg体重日龄、100kg活体背膘厚和总产仔数,参考群个体和候选公猪个体基因型信息主要采用Illumina 80K SNP芯片进行测定。基因组育种值采用同时利用系谱信息和基因组信息的一步法（SSGBLUP）方法,对3家核心场猪只进行基因组联合遗传评估,分别在公猪去势前和性能测定结束时预测大白公猪生长性状和繁殖性状基因组估计育种值（GEBV）,并进行相应选种。3个场之间的场间遗传联系用关联率衡量。【结果】 场间关联率计算结果表明,由于遗传背景差异,北京地区3家核心场场间遗传联系偏低,无法开展传统联合遗传评估,但基于基因组信息的G矩阵亲缘关系结果显示,不同群体间个体存在亲缘关系,说明通过基因组选择可以实现3个育种场间的基因组联合遗传评估。基因组选择实施后,累计基因组预测大白公猪1789头。与传统育种方式相比,基因组选择准确性大幅提高。实施第一次基因组选择或早期选择时（公猪去势前）,达100 kg体重日龄、100 kg活体背膘厚和总产仔数系谱指数的准确性分别为0.55,0.56和0.41,而3个性状GEBV的准确性分别为0.65,0.70和0.60,提高了10、14和19个百分点。终选（性能测定结束）时,3个性状的传统育种值（EBV）准确性为0.70、0.72和0.41,GEBV准确性进一步提高至0.78、0.84和0.60,提高了8、12和19个百分点。低遗传力的总产仔数准确性提高幅度最大。公猪去势前初选时基因组选择准确性与常规性能测定结束时的常规育种值选择准确性几乎一致,表明基因组选择早期选种效果与常规育种相当,节省了育种时间和成本。338头完成性能测定的候选公猪两次基因组选择准确性表明,第二次基因组选择由于加入了候选公猪的测定信息,达100kg体重日龄和100kg活体背膘厚的GEBV准确性由第一次的0.55和0.62分别提高到0.72和0.84,提高了17和22个百分点。无偏性系数在0.82-1.00之间,两性状GEBV的无偏性由第一次基因组选择的0.82、0.96 分别提高到0.91、1.00,说明第二次估计的偏差更小,结果可信度更高,能更准确选出优秀的种公猪。【结论】 基因组选择可以建立场间遗传联系,实现常规育种不能进行的联合遗传评估,能够进行更大范围的联合育种。基因组选择的准确性高于传统的系谱指数和育种值选种,且低遗传力性状提高幅度最大。基因组选择能够实现早期选择,提高育种效益。     

植物育种选择技术的发展及其理论基础

在作物新品种的选育工作中,选择是其中最重要的环节之一。该文系统地介绍了植物育种选择技术的多种方法的发展和原理,包括基本的单株选择法和混合选择法及其各种衍生的选择方法:单籽传法、衍生系统、改良系谱-混合法(MODPED)和混合选择法(SEL-BLK)轮回选择等。结合现代分子辅助育种和计算机模拟育种技术在植物育种中的应用,讨论了今后植物育种技术的发展。     

几种特种经济动物养殖前景的分析预测

通过对几种常见特种经济动物养殖前景的分析和预测,提出在选择养殖的种类时应注意国家有关政策的变化,选择饲养技术成熟、有综合开发利用价值和符合社会文化发展方向的物种;同时,认为动物福利对特种经济动物养殖业发展的影响会越来越大。     

玉米群体混合选择的效果研究

用增广NCⅡ设计,测定中综3号改良群体的配合力,分析5轮混合选择的改良效果。结果表明:混合选择对群体产量、穗长、结实性、行位数和千粒重及其相应一般配合力的改良均有良好效果,中综3号经5轮选择,改良群体产量平均每轮增益2.23%,一般配合力相对效应提高1.031。混合选择对产量等性状的改良与相应一股配合力的改良有同步性,多数性状前3轮改良效果显著。     

基因组学技术在动物遗传育种中的应用

文章叙述了分子育种的前景及重要意义,并介绍了基因组学技术在动物育种实践中的应用现状.     

基于温带和热带玉米群体全基因组FST和XP-EHH的选择信号检测

【目的】玉米起源于热带地区,经过自然和人工选择,广泛的种植于温带地区。开花是玉米生长发育的中心环节,也是热带玉米向温带环境种植的主要适应性性状。鉴定玉米在驯化过程中出现的受选择基因区段,并进一步挖掘开花候选基因,为玉米的群体改良、开花遗传机理解析提供数据支撑。【方法】首先单独分析30份温带玉米自交系和21份热带玉米自交系的单倍型数据,通过过滤高缺失和等位基因频率较低的变异位点,得到高质量的SNP（single nucleotide polymorphism）标记,利用SnpEff软件对温带和热带玉米群体的基因组多态性位点进行了功能预测。其次过滤得到同时存在于温带和热带玉米的高质量SNP标记,对温带和热带玉米的基因型数据进行主成分分析（principle component analysis,PCA）以确定其群体结构,之后利用群体分化指数（fixation index,F_ST）和群体间扩展单倍型纯合度（cross population extended haplotype homozygosity,XP-EHH）法分析温带和热带玉米群体间的选择信号分布情况,选择F_ST和XP-EHH值的top 1%为阈值,筛选得到受选择位点。通过对SNP进行功能注释得到温热带玉米群体受到选择的基因。利用agriGO工具对候选驯化基因进行功能富集分析。利用相关的生物信息学数据库对候选基因进行功能注释,进一步鉴定玉米驯化过程中的开花候选基因。【结果】通过对温热带玉米群体的高测序深度的SNP进行分析,发现热带玉米群体的SNP数目为14 123 408个,温带玉米群体的SNP数目为8 791 673个,鉴定到的SNP主要分布于基因间区。2个群体中均存在的SNP标记数目是204 752个。主成分分析表明温带和热带玉米可以显著的分为两个类群。F_ST选择信号的top 1%是0.3593,共鉴定到557个候选驯化基因,XP-EHH选择信号法的top 1%是3.2681,共鉴定到1 913个候选基因。鉴定到多个候选基因与玉米的开花调控密切相关,包括ZmCCT9、COL1、GRMZM2G387528。如ZmCCT9抑制开花基因ZCN8的表达,导致玉米在长日照环境下出现晚花表型,是一个重要的开花调控基因;COL1与开花促进因子FT蛋白互作,加速玉米开花以适应长日照环境;GRMZM2G387528的功能注释揭示该基因是一个光敏色素互作因子,与光周期基因ZmphyB1互作。【结论】热带玉米群体具有更高的遗传多态性,筛选到一系列参与了热带玉米和温带玉米的分化候选基因,并且重点挖掘了参与其中的玉米开花调控相关基因。     

分子标记在植物抗病育种中的应用

植物种质库通常有携带抗病基因的植物材料,通过育种的方法将这些抗病基因导入植物是保护植物免于病虫害的重要而有效的方法。当前研究表明,抗病基因分子标记将有利于高效筛选含抗病基因的植物材料。该文简要概述了分子标记的特点,重点分析了其在植物抗病育种研究中的应用,主要在辅助选育多基因聚合体,构建抗病基因相关的遗传图谱,抗病基因定位及克隆,遗传多样性分析等方面进行阐述,并对其发展趋势作出展望。     

夏玉米产量育种综合选择模式研究

以近年北方春,夏玉米主产区,几个主要推广夏玉米品种的性状平均表现和当前的育种目标为基础,制订了夏玉米主要性状的分级标准。按此标准利用改进列联表法的计算程度,对本生态区１９９１－１９９５年５ａ的资料进行了统计分析,建立了一套夏玉米组合综合评价的数量化模式。该方法在玉米育种实践中具有良好的可用性。     

全基因组选择在植物育种中的研究进展

育种值的估计是品种选育核心,在农业生产中占有十分重要的地位。全基因组选择通过估计全基因组所有标记或单倍型的效应,从而得到基因组估计的育种值,是分子标记辅助选择的一种新方法。随着高通量基因分型技术的发展及高密度全基因组SNP标记的开发应用,全基因组选择已成为动植物遗传育种的研究热点。对全基因组选择的原理、计算方法、影响准确性的因素及植物育种中的研究现状等进行综述,并对全基因组选择在植物育种的应用进行了展望。     

阿特拉津对动物生长发育影响的研究进展

阿特拉津(2-氯-4-乙胺基-6-异丙氨基-1,3,5,-三氮苯)是目前世界上农业生产中广泛应用的化学除草剂之一.由于其在土壤中的残留期较长,造成所施用的土壤以及地下水和表面水中检出的阿特拉津残留浓度超过了最大允许值,对生态和环境的破坏日益严重.阿特拉津具有生物蓄积性和环境激素的作用,可影响生物体正常的性别分化和性腺发育.主要从形态发育、生理代谢和性发育等方面综述了阿特拉津对动物生长发育的影响.     

DNA分子标记在动物种群遗传结构研究中的应用

简述了DNA分子标记包括限制性片段长度多态性(RFLP)、随机扩增多态DNA(RAPD)、微卫星标记、小卫星标记、扩增片段长度多态性(AFLP)、单链构象多态性(SSCP)及单核苷酸多态性(SNP)的原理及特点,并对分子标记技术在动物群体遗传结构研究中的部分成果做了概述。     

桉树多性状综合选择的研究

采用主成份遗传距离原理，对桉树多性状进行综合选择，评选出生长快、保存率高、综合性状优良的材料，其树高遗传增益＝１０．９９％，胸径＝３６．１２％，材积＝９５．２７％．     

云南甘蔗有性杂交育种亲本选配研究

正确选配杂交亲本是选育种工作的关键。本文通过对重复利用优良杂交亲本组合和对不同类型新亲本作试探性组合育种效果的分析及遗传规律的研究，提出在现阶段利用导入野生资源种质创新的崖城系列新材料，利用与我国品种血缘和生态差异较大的ＣＰ型新品种和利用新育成的推广品种作新本，不断地优化组合，可以提高育种效率。     

苏钟猪的选种选配

苏钟猪的选育过程在遵循常规群体继代方法的同时,也根据一些具体情况及育种需要,制定了选种、选配方法。其选择指数公式的确立主要依据日增重,背膘厚这两个主选性状,选配计划的制订主要根据后代近交系数。该文依据苏钟猪的有关资料,探讨了苏钟猪的选种选配方案。     

分子标记辅助选择及其在水稻育种中应用与展望

随着现代分子生物学的迅速发展,分子标记辅助选择技术给水稻育种提供了新的途径,加强分子标记辅助选择技术在水稻育种上的应用研究具有重要的实践意义。综述了分子标记辅助选择的特点,重点介绍了分子标记辅助选择在水稻育种上的利用现状,主要包括质量性状改良、数量性状改良、回交育种、基因聚合等方面的应用进展,同时讨论了该技术存在的问题以及发展前景和展望。