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。     

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(F_ROH)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F_PED得到的是期望值。F_ROH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ROH模式。此外,选择增加了目标位点周围的纯合性,有害的变异被认为更频繁地出现在ROH区域,可以通过ROH检测,降低复杂疾病发生的风险。经过长期选择,品种内同群个体相同ROH在基因组中高频出现,产生ROH岛。研究证实了ROH和正在选择的基因组区域之间具有相关性。在实际应用中,可以通过生物信息的方法在ROH岛注释到ROH区域与经济性状相关的基因。此外,ROH也为评估畜禽遗传多样性提供了新的视角,对群体进行全基因组ROH检测,剖析每个群体的遗传结构,并利用F_ROH对当前育种计划中近交的影响进行评估,来调整育种方案,保护品种的遗传多样性。ROH已逐渐成为探究群体历史结构、评估近交水平、鉴定候选基因方面的重要指标。识别ROH主要有观察基因型计数法和基于模型分析两种方法。常用的检测软件有PLINK、GERMLINE、BEAGLE、GARLIC等。在实际应用中,PLINK是最常用的ROH检测工具。在畜禽中,由于牛的SNP芯片推出最早,因此最先开展ROH研究的是牛的群体,牛的ROH研究数量最多、最深入。目前,在猪、羊、鸡等畜禽中关于ROH的研究也逐渐增多。文章主要综述了ROH形成的原理和检测方法,以及在畜禽中的研究进展,以期为畜禽的遗传育种提供参考。     

基于全基因组重测序的山羊产羔数性状关键调控基因的筛选

目的 对产羔数不同的山羊进行全基因组重测序分析，挖掘参与调控川中黑山羊产羔数性状关键调控基因，为解析山羊产羔数性状遗传机制及分子遗传改良提供理论依据。方法 选择6只产4—6羔的川中黑山羊为高繁组（high fecundity, HF）和6只产单羔的川中黑山羊为低繁组（low fecundity, LF），采集颈静脉血液样本提取基因组DNA，构建350 bp双末端测序文库，利用Illumina HiSeq PE150平台对12个文库进行全基因组重测序。测序产出的净数据经BWA软件比对至山羊参考基因组ARS1，所获得的高质量SNPs通过两种全基因组扫描分析方法（Fst、Hp）的综合分析确定候选区域，候选区域的注释基因分别利用g:Profiler和KOBAS在线数据库进行GO分析与KEGG通路分析，以筛选调节川中黑山羊产羔数性状候选基因。为了进一步鉴定调节山羊产羔数目的关键遗传标记，根据基因组重测序变异分析，对繁殖候选基因的同义与非同义SNPs进行定位筛选，后续将12个山羊样本的扩增产物进行Sanger测序以验证重测序结果。结果 12只山羊共获得431.50 Gb 净数据，经变异检测与注释发现，HF组山羊共发现7 771 417个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNPs)，LF组山羊检测到8 935 907个SNPs，且LF组各类SNPs 均多于HF组。设置同时达到top 5%最大ZFst值和top 5%最小ZHp值的窗口为候选区域，在低杂合性、高遗传分化的区域共注释130个强选择信号，其中HF组、LF组以及共享窗口的注释基因分别为84、59和13个，经GO富集与KEGG通路分析发现，19个候选基因参与川中黑山羊的繁殖、繁殖过程和胚胎发育等调控，包括11个HF组特异性候选基因（ADCY10、DRD1、HS6ST1、IGFBP7、MSX2、NOG、NPHP4、PAPPA、PRLHR、TDRP和XYLT1），5个LF组特异性候选基因（ANXA5、IGF1、EDNRA、FANCL 和TAC1）和3个HF组与LF组共享窗口基因（AKR1B3、HDAC4和OPRM1）。同时，大多数GO分析，如G蛋白偶联受体活性、激素反应和神经肽信号通路等，都包含这19个候选基因。此外，14个HF候选基因有9个显著富集在代谢途径、神经活性配体-受体相互作用、糖胺聚糖-硫酸乙酰肝素/肝素的生物合成、钙离子信号通路、cAMP信号通路和叶酸生物合成等KEGG通路中（P<0.05）。19个繁殖候选基因中共有2个同义突变（MSX2 G771T，ADCY10 A4662G）与2个非同义突变（PRLHR G529A，DRD1 A281T），且仅定位于HF候选基因中。Sanger测序发现，MSX2、PRLHR和DRD1突变位点均可检测到多态性，与基因组重测序结果一致，其中PRLHR G529A多态性导致第177位丙氨酸突变为苏氨酸，DRD1 A281T多态性导致翻译提前终止。结论 本研究共发现11个HF组特异性候选基因，推测是川中黑山羊多羔性状的关键调控基因，PRLHR外显子G529A与DRD1外显子A281T突变可能是调控山羊多羔性状的关键遗传标记，在改良山羊繁殖性能方面具有较大的应用价值。     

华东葡萄遗传连锁图谱构建及灰霉病抗性QTL定位

【目的】构建华东葡萄遗传连锁图谱,并定位其抗灰霉病QTL,为华东葡萄种质资源的高效利用及其抗灰霉病基因发掘提供理论基础。【方法】以高感灰霉病的欧洲葡萄赤霞珠为母本、抗灰霉病的华东葡萄1058-2为父本,以二者杂交F₁代128株单株为群体材料,利用GBS(Genotyping-by-sequencing)简化基因组测序技术开发SNP分子标记,应用JoinMap 4.0构建遗传连锁图谱,使用MapQTL 6.0对F₁代抗灰霉病表型进行抗灰霉病QTL定位。与葡萄参考基因组PN40024进行比对分析,筛选QTL区间的抗病候选基因。【结果】2019和2020年杂交F₁代群体的灰霉病抗性多为中抗及以上。在亲本之间共鉴定到6357个SNP分子标记。挑选出在染色体上均匀分布的654个SNP分子标记用于构建华东葡萄遗传连锁图谱。该图谱包含19个连锁群,总长度为1843.67 cM,SNP分子标记间平均遗传距离为2.82 c M。根据2019和2020年的F₁群体灰霉病表型数据,连续两年在LG9连锁群上定位到1个与灰霉病抗性连锁的QTL,命名为Rbc1。该QTL与SNP分子标记np6008紧密连锁,在2019和2020年表型中可解释的变异率分别为13.1%和12.6%。参考葡萄基因组PN40024的物理图谱和基因注释信息,Rbc1位于9号染色体物理距离5969~12345 kb内,在这个QTL区间含有45个与抗病性相关的基因,编码含有LRR结构域的受体激酶和推测的抗病蛋白。【结论】葡萄灰霉病抗性是多基因控制的数量性状,抗性亲本华东葡萄1058-2中存在抗病的主效QTL。筛选出的45个与抗病性相关的基因可能参与调控葡萄灰霉病抗性,后续可作为候选基因进一步解析华东葡萄1058-2灰霉病抗性功能。     

贵州山羊品种RERG基因多态性与生长性状的相关性

【目的】研究贵州地方山羊品种黔北麻羊、贵州白山羊和贵州黑山羊ras-related and estrogen- regulated growth inhibitor（RERG）基因第2、3和4外显子的多态性及其与生长性状的相关性。【方法】本试验通过PCR-SSCP技术和直接测序法,对3个品种外显子SNPs位点进行检测,利用一般线性模型分析其与生长性状的关联性。【结果】3个供试群体中在第4外显子上都检测到4个SNPs位点,即56 bp（C/G）、826 bp（A/G）、1 434 bp（T/C）和1 798 bp（A/T）。最小二乘法分析结果表明,AA型和BB型的体重对AB型达到差异极显著水平（P＜0.01）,CC型和DD型的体重对CD型达到差异显著水平（P＜0.05）,EE型和FF型的体重对EF型达到差异极显著水平（P＜0.01）、1 798 bp（A/T）位点各基因型间差异不显著。【结论】RERG基因的56 bp（C/G）、826 bp（A/G）和1 434 bp（T/C）多态性位点可作为生长性状的候选分子标记。     

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...     

甜瓜果长基因fl与性别表达基因a的遗传分析及定位

【目的】 研究甜瓜2号连锁群中果长基因fl与性别表达基因a的连锁关系。分析果实长度和性别表达类型(雄花两性花同株、雌雄异花同株)的遗传规律,定位两性状基因。【方法】 以圆形甜瓜、雄花两性花同株品种西州蜜为父本,长形甜瓜、雌雄异花同株品种蛇瓜为母本杂交产生的160个BC₁(Back Cross 回交群体)单株为作图群体,研究BC₁群体中果实长度和性别类型的分布,对二者进行遗传分析。利用集团分离分析法(Bulked Segregant Analysis, BSA),用甜瓜2号连锁群上的48个SSR分子标记,对甜瓜果实长度和花性型性状进行多态性标记的筛选,对两性状基因定位。【结果】 甜瓜果实长度符合数量性状的遗传特点;雄花两性花同株与雌雄异花同株可能受双基因遗传控制。通过连锁分析,将果长基因fl定位于2号连锁群的标记SSR247159和标记SSR252089之间,遗传距离为3 cM;将性别表达基因a定位于标记SSR227156和标记CMGA36/SSR235092之间,遗传距离为3.59 cM;两区间之间的遗传距离为0。【结论】 在甜瓜西州蜜和蛇瓜的BC₁群体中,将果实长度基因fl和性别表达基因a的初步定位于不同标记区间内,证明二者不是同一基因。     

葡萄无核性状的SSR新分子标记开发及应用

【目的】开发葡萄无核性状的SSR新分子标记,对葡萄杂种后代进行早期无核性状鉴定,为分子标记辅助育种奠定基础。【方法】对母本‘红地球’与父本‘森田尼无核’及F₁代杂交群体的133份葡萄材料进行RAD-seq,将测序结果比对到参考基因组上;运用SAMtools软件生成CaSFS软件所需的pileup和glf文件,过滤获得亲本之间的有效SNP集;采用窗口滑动的方法,确定每个窗口的基因型,选择以每15个SNP为一个窗口,每次滑动一个SNP,得到每个个体的基因型并生成bin图;对生成的bin图采用拟测交的方式利用Joinmap软件进行连锁分析,构建‘红地球’与‘森田尼无核’遗传连锁图谱;用WindowQTLCartographer2.0软件进行QTL定位,在定位区间通过Perl程序语言找到符合SSR特征序列的35个SSR分子标记,用Primer premier5.0软件设计35个SSR分子标记引物对,通过HRM技术筛选亲本之间在无核性状上存在差异的SSR分子标记,并在131株F₁代杂交群体及65个葡萄品种的自然群体中检测无核分型正确率、无核检测率、无核保持率。【结果】在‘红地球’与‘森田尼无核’构建的遗传连锁图谱上,将葡萄无核性状定位在chr18号染色体上,定位区间26 835 846-26 960 426,对无核的贡献率为77.9%,LOD阈值为26.3。亲本之间在无核性状上存在差异的SSR分子标记为VvSD10,其在111 bp等位点能对葡萄无核性状进行鉴定,利用分子标记VvSD10上的111 bp等位点通过HRM技术在葡萄F₁代杂交群体及自然群体中进行葡萄无核性状的鉴定。结果表明,分子标记VvSD10在F₁代杂交群体及自然群体中的无核分型正确率分别为97%、94%,其无核检测率均为56%,无核保持率分别为77%、85%。【结论】分子标记VvSD10在遗传群体及自然群体中的无核分型均能提供较高的准确信息,为无核葡萄的分子标记辅助育种奠定了基础。     

一个高抗玉米南方锈病基因的QTL定位及遗传分析

【目的】 通过对一个热带高抗玉米南方锈病材料S313与4个高感玉米南方锈病材料组配的8个F₂群体进行两年三季的遗传分析,在表型鉴定的基础上,利用其中1个F₂群体进行局部遗传图谱构建及抗性基因定位,并利用大群体及新开发的分子标记对抗性主效QTL进行精细定位,为进一步克隆该基因奠定基础。【方法】 连续三季对8个F₂分离群体,分3个时期进行病原菌接种,玉米生长后期按1—9级标准等级记载各单株的抗南方锈病级数,进行抗性表型鉴定,最终确定抗、感分离比例。利用56K芯片筛选出2个亲本间多态标记,选择其中均匀分布的192个标记对S313×PHW52的F₂群体中各30个高抗、高感子代进行KASP分型。利用第10染色体短臂上19个SNP标记对整个F₂群体进行分型,构建局部遗传图谱;将遗传图谱与田间抗性表型鉴定结果相结合进行抗性QTL定位。开发初定位区间内10个SNP标记对次级群体进行标记分型,根据交换单株数量大小进一步缩小定位区间。根据玉米B73 Ref Gen_V4参考基因组信息,列出对应定位区间内的所有基因,利用基因的功能注释信息,确定可能与玉米抗南方锈病相关的候选基因。【结果】 8个F₂群体田间抗、感分离比均符合3﹕1的分离比例,说明热带自交系S313对玉米南方锈病的抗性是由1个效应比较大的主效QTL控制。利用56K芯片筛选出2个亲本间的多态标记16 426个。利用192个标记对各30个抗、感子代进行连锁分析,获得了1个抗性连锁标记Affx-90241059。利用19个SNP标记构建了总遗传距离为31.8 cM,标记间平均距离1.77 cM的局部遗传图谱。利用复合区间作图法把该主效QTL定位在标记Affx-91298359与标记Affx-91182449之间,区间大小约2 M。进一步利用F₂大群体及10个SNP标记把该区间缩小到474 K的范围内。玉米参考基因组B73的对应区间内共有63个基因,其中3个基因LOC103640657、LOC100191493、LOC103640673编码的蛋白质与植物抗病性有关,因此把这3个基因列为热带玉米种质S313高抗玉米南方锈病的抗性候选基因。【结论】 S313对玉米南方锈病的抗性是由1个主效QTL控制,并且S313的主效基因定位在第10染色体短臂约0.47 M的范围内。在该范围内有3个玉米南方锈病抗性候选基因。     

三江黄牛全基因组数据分析

【目的】研究三江黄牛群体遗传多样性,从基因组层面讨论其群体遗传变异情况。【方法】提取50个体基因组总DNA,等浓度等体积混合,构建混合样本DNA池,利用CovarisS2进行随机打断基因组DNA,电泳回收长度500 bp的DNA片段,构建DNA文库。应用Illumina HiSeq 2000测序,最终得到测序数据。利用BWA软件将短序列比对到牛参考基因组(UMD 3.1),来检测三江黄牛基因组突变情况。SAMtools、Picard-tools、GATK、Reseqtools对重测序数据进行分析,Ensemb1、DAVID、dbSNP数据库对SNPs和indels进行注释。【结果】全基因组重测序分析共计得到77.8 Gb序列数据,测序深度为25.32×,覆盖率为99.31%。测序得到778 403 444个reads和77 840 344 400个碱基,比对到参考基因组(UMD 3.1)的reads为673 670 505,碱基为67 341 451 555,匹配率分别为86.55%和86.51%,成对比对上的reads数为635 242 898(81.61%),成对比对上的碱基数为63 512636 924(81.59%);共确定了20 477 130个SNPs位点和1 355 308个indels,其中2 147 988个SNPs(2.4%)和90 180个indels(6.7%)是新发现的。总SNPs中,鉴定出纯合SNPs989 686(4.83%),杂合SNPs19 487 444(95.17%),纯合/杂合SNP比为1:19.7。转换数为14 800 438个,颠换为6 680 058个,转换/颠换(TS/TV)为2.215。剪切位点突变SNP727个,开始密码子变非开始密码子SNP117个,提前终止密码子的SNP 530个,终止密码子变非终止密码子SNP88个。检测到非同义突变数为57 621,同义突变为83 797,非同义/同义比率为0.69。检测到非同义SNPs分布在9 017个基因上,其中发现567个基因与已报道的重要经济性状相符,肉质、抗病、产奶、生长性状、生殖等相关基因的数量分别为471、77、21、10、8个,其中包括功能相重叠的基因;indels数据中,缺失数量为693 180(51.15%),插入数量为662 148(48.85%),纯合indels数量为161 198(11.89%),杂合indels数量1 194 110(88.11%),大部分的变异都位于基因间隔区和内含子区;三江黄牛全基因组杂合度(H)、核苷酸多样性(Pi)及theta W分别为7.6×10~(-3)、0.0 039、0.0 040,说明其遗传多样性较为丰富。三江黄牛群体Tajima'D为-0.06 832,推测可能由于群体内存在不平衡选择所致。【结论】本研究为进一步分析与经济性状相关的遗传学机制和保护三江黄牛品种遗传多样性提供了基因组数据支持。     

利用高密度SNP对猪血糖和糖基化血清蛋白性状的全基因组关联分析

【目的】测定苏太猪和白色杜洛克×二花脸F₂资源家系240 d血糖（glucose,GLU）和糖基化血清蛋白（glycosylated serum proteins,GSP）浓度,采用全基因组关联分析定位影响GLU和GSP的染色体位点,为最终鉴别影响该性状的因果基因奠定基础,同时为人类低血糖症和糖尿病的遗传学研究提供参考。【方法】分别将435头苏太猪和760头白色杜洛克×二花脸F2资源家系F₂个体在相同条件下饲养至240日龄进行统一屠宰,收集血液后分离血清,利用全自动生化分析仪测定GLU和GSP浓度。采集猪只耳组织提取DNA并测定DNA浓度。将质检合格的DNA样品利用Illumina porcine 60K SNP芯片判定基因型。运用PLINK软件对SNP判型结果进行质控,将合格的SNP标记用于后续的关联性分析,利用广义混合线性模型及R语言GenABEL软件包进行全基因组关联分析,定位影响苏太猪和白色杜洛克×二花脸F₂资源家系240 d血清GLU和GSP含量的染色体位点。根据全基因组关联分析结果从Ensembl或NCBI网站上分析可能的位置候选基因。【结果】全基因组关联分析共检测到5个与血清GLU和GSP达染色体显著水平相关的SNP位点。其中白色杜洛克×二花脸F₂资源群体在10号染色体（SSC10）24.67Mb处定位到与血清GSP含量显著相关的SNP（ALGA0057739,P=1.58×10^-5）,解释表型变异为3.72%。苏太猪群体共检测到2个与血清GSP显著相关的SNP（ALGA0108699和DRGA0017552,P=1.45×10^-5）,解释表型变异均为3.72%。使用猪参考基因组序列（10.2版本）,无法定位到具体的染色体位置。通过人、猪比较基因组分析,这两个SNP都位于SSC8,距STPG2基因3’端约180.0-193.0 kb。将两个群体进行Meta分析,未发现新的与GSP显著相关的SNP;在1号染色体250.32Mb处（DRGA0002016,P=2.48×10^-5）和14号染色体43.97Mb处（ASGA0062984,P=1.29×10^-5）,定位到与血清GLU显著相关的SNP。通过搜寻显著相关SNP所在染色体区域内的注释基因,发现ASPM、TRPM3和KCTD10 等基因是影响血清GSP和GLU的重要候选基因。【结论】检测到5个显著影响猪血清GLU和GSP的SNP位点。这些SNP位点所处染色体区域内的ASPM、TRPM3、STPG2和KCTD10基因是影响血清GSP和GLU的重要候选基因。     

高粱丝黑穗病菌4号生理小种抗性基因的定位

【目的】对高粱的丝黑穗病菌4号生理小种抗性基因进行定位分析,筛选与抗病基因连锁的分子标记,为抗丝黑穗病育种奠定基础。【方法】以对高粱丝黑穗病菌1、2、3、4号生理小种均表现免疫的材料961541为母本,以对1、2、3号生理小种免疫、对4号生理小种感病的材料V4B及高感材料PI550607为父本,进行杂交,构建F₂群体。采用菌土法在播种时进行田间接种,抽穗后对抗/感亲本、F₁及F₂群体材料进行发病率调查。利用微卫星分子标记技术（SSR）和分离群体分组分析法(BSA)对961541/V4B的F₂群体进行抗病基因的定位分析。【结果】961541/V4B组合中,抗病亲本961541发病率为0,感病亲本V4B发病率为21.5%,F₁发病率为0,F₂群体发病率为7.25%;961541/PI550607组合中,高感亲本PI550607的发病率为64.81%,F₁及F₂群体发病率分别为0和5%。适合性检验表明,2个组合的F₂群体的抗、感病株比率均符合15﹕1（χ²=0.201、0.322,P>0.05）,4号生理小种的抗病性受2对非等位基因控制。所试274对SSR引物中共有53对引物在抗、感亲本间存在差异。利用筛选出的53对引物进一步对抗、感池进行特异引物筛选,仅位于高粱第1染色体上的SSR引物Xtxp325在抗、感池间表现差异。其中,抗池与免疫材料961541的带型一致,感池与鉴别寄主V4B的带型一致;选取5对引物（Xtxp325、Xtxp302、Xtxp32、Xtxp340和Xtxp248）进行连锁图谱构建,构建的连锁图谱全长355.3 cM,4号生理小种抗性基因Shs1与Xtxp325之间的遗传距离为27.7 cM。【结论】高粱丝黑穗病菌4号生理小种的抗病性受2对非等位基因控制。构建的连锁图谱全长355.3 cM,与发表的连锁图谱有较好的对应关系,高粱丝黑穗病菌4号生理小种抗病基因位于第1染色体上,Shs1与Xtxp325的遗传距离为27.7 cM。     

大足黑山羊PHLDA2基因的克隆、组织表达与印记状况分析

【目的】克隆大足黑山羊PHLDA2（pleckstrin homology-like domain, family A, member 2）基因序列,分析其组织表达特征、印记状况以及与胎盘性状的关系,为深入研究该基因在山羊胎盘中的功能积累数据。【方法】根据人、牛和猪PHLDA2的保守区域设计引物以RT-PCR方法扩增大足黑山羊该基因部分cDNA序列,进一步利用5′-和3′-RACE技术获得全长cDNA序列;利用ORF Finder和ProtParam等在线工具分析PHLDA2基因序列特征;采用Real-time PCR方法分析PHLDA2在大足黑山羊心、肝、脾、肺、肾、大脑、肌肉、脂肪、舌和胎盘等10个组织的表达差异;寻找大足黑山羊和波尔山羊PHLDA2基因序列SNP位点,基于表达SNP的方法分析该基因在F₁代组织中的印记状况;采用线性回归的方法分析PHLDA2表达量与胎盘性状的关系。【结果】克隆得到935 bp大足黑山羊PHLDA2的cDNA全长序列,其中5′-UTR、3′-UTR和编码序列分别为62 bp、450 bp和420 bp,其编码140个氨基酸。预测的山羊PHLDA2蛋白分子量大小为15 638.7 Da,等电点为9.18,二级结构由α-螺旋(37.14%)、β-转角(9.29%)、延伸链(23.57%)和无规卷曲(30%)组成, 并且包含保守的PH（pleckstrin homology）结构域。③BLAST分析发现,山羊PHLDA2定位于29号染色体,其与牛、猪、猕猴、马和人同源基因核苷酸序列的相似性分别达到91%,90%,90%,90%和89%,在核苷酸和氨基酸序列上与牛的亲缘关系最近。④荧光定量PCR结果显示PHLDA2在山羊胎盘中表达量最高（P < 0.01),在心、肝、肺、肾、肌肉、脂肪、舌和大脑组织中表达量很低且差异不显著（P > 0.05), 在脾中未检测到表达。⑤印记分析表明,PHLDA2在初生山羊胎盘、心脏和肝脏组织表达母源等位基因,但在肺、大脑和肌肉组织为双等位基因表达。⑥PHLDA2表达水平与山羊胎盘重回归关系显著（n = 15,R²=0.855,P <0.01）。【结论】山羊PHLDA2基因序列和结构特征具有物种间的保守性,但是其印记状况具有组织特异性; PHLDA2为山羊胎盘的生长和功能调控的重要基因。     

整合数字基因表达谱与全基因组关联分析鉴定猪血液性状候选基因

【目的】整合数字基因表达谱与全基因组关联分析鉴定白色杜洛克×二花脸F₂资源群体的血液性状候选基因。【方法】白色杜洛克×二花脸F₂资源群体在(240±3)d屠宰,收集血液于抗凝管中进行血常规检测。利用Illumina 60K SNP芯片对1 020头F₂资源群体进行基因分型。剔除基因型检出率< 90%和孟德尔错误检出率> 5%的个体。检出率< 95%、次等位基因频率< 5%、哈代-温伯格检验(HWE) P < 5×10^-6、与性染色体连锁疑似常染色体的SNP被筛除。利用Illumina GA II 测序仪测序对502头F₂资源群体的肝脏进行数字基因表达谱测序。测序得到的原始数据经过滤获得清洁标签后与参考标签数据库比对,将能唯一比对到参考基因序列的清洁标签数量进行标准化处理以获得标准化的基因表达量。每个转录本的表达水平进一步转化为lg2值。在少于20%的个体中表达的转录本被滤去。表型性状和基因表达性状使用R程序包中GenABEL内polygentic功能进行性别、批次和亲缘关系的校正。其残差使用R程序包中斯皮尔曼系数评估基因表达水平与表型数据的关联性,设定保守阈值P < 5×10^-4时调整多重检验。将检测到的表达数量性状位点(eQTL)及其对应基因根据其位置相对照的关系进行绘图。搜寻前期GWAS最高点5.0 Mb区域内eQTL结合GWAS结果进行综合分析。Gene Ontology & KEGG pathway富集分析使用在线工具DAVID。基因共表达网络使用在线工具GeneMANIA进行构建。【结果】白色杜洛克×二花脸F₂资源群体中502个个体的20 108个肝脏转录本通过了质检。当P < 5×10^-4时鉴别到与血红蛋白(HGB)、红细胞数目(RBC)、红细胞压积(HCT)、平均红细胞体积(MCV)、平均红细胞血红蛋白含量(MCH)和白细胞数目(WBC)关联的转录本共259个。有34个转录本与一个以上表型关联。用上述血细胞性状关联的转录本进行eQTL定位,当阈值P < 10^-5时得到304个eQTL,每个转录本映射到1-6个eQTL,其中有35个顺式eQTL,120个反式eQTL。MCH和MCV的顺式eQTL位置重叠位于8号染色体。7号染色体存有数量最多的eQTL,其中多数为反式eQTL。通过eQTL定位确定了KIT为候选基因。Gene Ontology & KEGG pathway富集分析鉴别到与红细胞性状相关的基因KIT、PSEN2和TFRC,与白细胞性状相关的基因THBS1和CYR61。通过整合前期GWAS数据及eQTL定位并建立基因共表达网络,鉴定到与白细胞性状相关的基因RPS10。【结论】利用基于白色杜洛克×二花脸F₂资源群体的eQTL定位并结合前期GWAS数据,鉴别到与红细胞性状相关的基因KIT、PSEN2和TFRC,与白细胞性状相关的基因THBS1、CYR61和RPS10。     

影响糯稻直链淀粉含量的QTL及效应分析

【目的】直链淀粉含量是影响糯稻品质的关键性状,旨在剖析其遗传基础对稻米品质改良的重要意义。【方法】构建‘品糯R191/金贵丝苗//金贵丝苗///金贵丝苗’的BC₂F₄和BC₂F₅回交遗传世代群体,在携带wxwx基因的遗传背景下,采用集团分离分析法,利用GSR40K水稻基因芯片对双亲和高、低池群体进行SNP分型,并根据分析结果锚定影响稻米直链淀粉含量的候选基因。【结果】定位到控制直链淀粉含量的2个候选基因区段,位于5号染色体0.04～0.37 Mb和12号染色体17.53～24.09 Mb。从12号染色体候选区间中筛选出14对具有多态性的SSR标记和SNP标记,利用QTL IciMapping软件构建遗传连锁图,在3种环境及不同世代下,采用完备区间作图法(Inclusive composite interval mapping, ICIM)进行QTL定位,在N21774～A24633区间检测到影响直链淀粉含量的QTL qAC12,区间距离为3.46 Mb,对直链淀粉含量贡献率均值为14.10%,加性效...     

棉花陆海渐渗杂交群体纤维品质性状的QTL定位

【目的】有效发掘利用海岛棉优异性状基因,拓宽陆地棉栽培种遗传基础。【方法】采用新疆主栽早中熟陆地棉品种新陆中60号为母本,与优质海岛棉品种新海41号为父本杂交,并以新陆中60号为轮回亲本构建出由151个BC₁F₁单株组成的回交群体,利用SSR分子标记和Join Map4.0软件构建遗传连锁图谱,采用复合区间作图法(CIM)对BC₁F₂纤维品质性状的进行QTL定位。【结果】构建的遗传连锁图谱包含52个多态性标记、14个连锁群,该图谱总长824 cM,覆盖棉花基因组的18.5%;最长的连锁群为150.3 cM,包含6个标记,最短的为0.3 cM,包含2个标记。检测到1个与纤维上半部平均长度相关的QTL,qFL-Chr14-1,定位在第14号染色体上,解释表型变异8.59%。【结论】筛选的与优质QTL位点相关SSR标记可应用于棉花优质分子标记辅助选择。     

基于杂交种群体的玉米产量及其配合力的全基因组关联分析

【目的】通过分析陕A群和陕B群选育自交系组配的杂交种产量,评估自交系的配合力,并开展以产量和配合力为目标性状的全基因组关联分析,挖掘产量及其配合力的关联位点,为陕A群和陕B群选育玉米自交系的改良及育种中的应用提供依据。【方法】基于NCⅡ遗传设计,以陕A群和陕B群选育的85份优良玉米自交系为亲本,构建包含246份F₁的杂交种群体,在3个环境下进行产量测试,并评估产量的一般配合力和特殊配合力;利用6H90K芯片进行亲本基因型检测,获得63 879个高质量SNP标记,并进行群体遗传特征分析,在杂交种群体推测出高质量SNP标记55 951个,采用加性模型和非加性模型对杂交种产量、一般配合力和特殊配合力开展了全基因组关联分析,并基于B73参考基因组对显著关联SNPs内的基因进行挖掘和功能注释。【结果】3个环境下的产量表现符合正态分布且变异广泛,产量广义遗传力为59.04%,环境效应显著;杂交种产量、一般配合力和特殊配合力三者之间均达到极显著相关性,杂交种产量与特殊配合力的相关性（r=0.95）大于与一般配合力的相关性（r=0.62）;陕A群与陕B群遗传特征具有一定差异,陕A群具有较高的一般配合力。全基因组关联分析分别检测到7、5和9个SNP与杂交种产量、一般配合力和特殊配合力显著相关（-log₁₀(P)>3.86）,其中4个SNP为杂交种产量和特殊配合力共定位,最终锚定了17个关联SNP。对不同性状关联位点的优势等位基因型分析发现,4个GCA关联SNP受加性效应控制,F₁产量BLUE关联位点可分为4种表现形式,以显性效应为主,其杂合基因型为最优等位基因型或次优等位基因型。通过功能注释发现,候选基因在玉米生长发育和籽粒建成中特异表达,例如GRMZM2G165828、GRMZM2G057557均与玉米籽粒发育相关。【结论】一般配合力和特殊配合力共同影响杂交种的产量,特殊配合力效应影响更大;一般配合力和特殊配合力具有不同的遗传基础,可通过有利等位基因聚集提高一般配合力。在F₁杂交种群体采用全基因组关联分析策略可开展配合力相关遗传解析,挖掘产量及其配合力相关遗传位点,可加速关联位点在分子育种中的应用。     

不同施氮量与栽插密度对水稻群体生长及产量构成的影响

【目的】 研究不同施氮量和栽插密度对新疆南疆水稻群体生长及产量特征的影响,为生产中合理密植与优化氮素优化管理提供依据。【方法】 选用新稻36号品种,设置主区为4种施氮量(纯氮0、120、240和360 kg/hm²,以N₀、N₁、N₂和N₃表示),副区为5种栽插密度(13.89×10⁴、16.67×10⁴、20.83×10⁴、27.78×10⁴和41.67×10⁴穴/hm²,以D₁、D₂、D₃、D₄和D₅表示)的裂区田间试验,分析茎蘖动态、干物质积累、产量构成与米质特征。【结果】 (1)适当增加栽插密度和施氮量有利于提高水稻群体茎蘖数,以N₂D₄的最终茎蘖数最大,达412.80×10⁴个/hm²;(2)南疆水稻群体干物质快速增长期在拔节前后至灌浆中后期,且随施氮量增加有延长趋势,其最终干物质积累量表现为N₃>N₂>N₁>N₀。密度过高不利于群体干物质积累,其最终干物质积累量表现为D₄>D₅>D₃>D₂>D₁;(3)N₂和D₁的穗粒数最大,施氮量过高,对提高结实率、粒重和分蘖成穗率不利。随施氮量及栽插密度增加,有效穗数和产量呈先增后降的趋势,以N₂D₄的有效穗数和产量最大,分别达399.08×10⁴穗/hm²和13.61 t/hm²,其次是N₃D₄,为371.46×10⁴穗/hm²和12.94 t/hm²;(4)密度对米质影响不大,增施氮肥利于蛋白质含量、糙米率、精米率增加,提高品质。【结论】 施氮量240~360 kg/hm²、栽插密度27.78×10⁴穴/hm²(30 cm×12 cm)可获得较高产量。     

白菜基因组导入芥菜的远缘杂交及后代分离偏向性

【目的】研究远缘杂交将结球白菜的A基因组导入包心芥菜,利用高分辨率熔解曲线(high-resolution melting, HRM)结合InDel标记辅助选择技术,筛选出保留白菜基因较多的回交后代,改良包心芥的结球性,丰富包心芥菜的种质资源。【方法】利用幼胚培养技术辅助6份包心芥菜与2份结球白菜进行远缘杂交和回交,选取20个InDel标记追踪白菜A基因组全部染色体,从192的BC₁单株中筛选出白菜A基因组标记占比较高的单株。田间调查筛选结球性近似结球白菜的单株。【结果】远缘杂交结合幼胚培养获得了9个种间杂种组合和14个BC₁群体。筛选并获得203个在全基因组分布均匀的可区分白菜与芥菜的HRM-InDel标记;利用20个InDel标记追踪192株BC₁单株的白菜基因,分离群体偏向传递白菜基因组,有54棵单株标记含量超过90%。【结论】幼胚培养技术可提高白菜与芥菜远缘杂交后回交的结实率,并可加快育种进程;筛选出了白菜基因组占比较高的组合和单株;分离群体明显偏向于传递白菜基因。     

新疆裸重唇鱼不同地理种群形态差异

【目的】研究不同地理种群新疆裸重唇鱼的形态特征差异。【方法】2020～2021年通过采集玛纳斯河和特克斯河新疆裸重唇鱼样本,运用鱼类生态学方法鉴定其形态特征,分析其不同种群生物学性状。【结果】新疆裸重唇鱼,玛纳斯河群体和特克斯河群体外形特征差异较为明显,体重和体长两河群体差异显著(P<0.05),体宽和头长,玛纳斯河与特克斯河的范围值和均值差异极显著(P<0.01)。体长与体重回归方程：W_M=0.049L^{1.992 8}(R²=0.932 0),W_M=1.39×10^-6L^{3.127 5}(R²=0.964 8)。不同群体生物学性状生长趋势不同,玛纳斯河群体以头长明显,特克斯河群体则以体宽明显。玛纳斯河群体35尾和特克斯河群体65尾,主成分1是54.6%,主成分2是11.6%,两群体均无重叠;影响主成分1的主要性状是：体高、背鳍起点到腹鳍起点;影响主成分2是背鳍起点到背鳍后基、背鳍起点到臀鳍起点、背鳍起点到尾鳍下。玛纳斯河群体和...