国内外绵羊群体遗传结构及其基因组选择信号分析

来源 :甘肃农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:askkwr
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绵羊是最早被驯化的家养动物之一。在长期的选择过程中,与其野生祖先相比,家绵羊在生理、行为和形态等方面发生了巨大的变化。我国绵羊品种众多、遗传资源丰富,是研究绵羊驯化遗传机制的宝贵素材。本研究对4个中国地方绵羊品种(每个品种10只)和6个培育绵羊品种(每个品种10只)进行全基因组重测序,并结合公共数据库中公布的亚洲摩弗伦野羊、非洲地方绵羊品种、中国地方绵羊品种以及培育绵羊品种的基因组数据,共收集了全球范围内308只家羊和17只亚洲摩弗伦野羊的基因组数据,进行群体遗传结构和基因组选择信号分析,鉴别绵羊在驯化改良过程中受到选择的基因组区域和关键基因。研究结果如下:(1)基于测序和整合公共数据库中的基因组数据,共获得了7.25 Tb的数据量,平均测序深达11.18×,平均比对率为97.11%,平均覆盖度为96.23%,经GATK检测后,共获得11013087个高质量SNPs用于后续的分析。(2)群体遗传结构分析结果显示,17只亚洲摩弗伦野羊与308只家绵羊明显区分开,但存在明显的基因交流。本研究所涉及的325个个体分为4支,分别为亚洲摩弗伦野羊、非洲地方品种、中国地方品种以及培育品种。其中中国地方绵羊又分为蒙古系绵羊、藏系绵羊以及哈萨克系3支,与其地理分布和形态学特征一致。(3)将308只家绵羊的基因组数据作为一个数据集,与野羊的基因组数据进行比较,利用固定选择指数(Fixation index,FST)对常染色体和X染色体进行选择信号扫描,筛选到89个受选择的区域,包含453个基因,这些基因主要与视觉、听觉和神经发育相关;30个家绵羊品种分别与野羊进行选择信号分析发现在1号和13号染色体的54.3-54.525 Mb和50.325-50.55 Mb的区域内30个品种都受到选择,并找到了与视力相关的基因,如PANK2和RNF24,和免疫相关的基因,如IFI44和IFI44L。表明家绵羊在早期驯化过程中感觉能力和免疫力等相关基因受到强烈选择。(4)通过比较野羊、地方绵羊品种、培育品种的基因组选择信号,建立了野羊-地方品种-培育品种的驯化和改良途径。野羊与地方绵羊品种相比,受选择的BMP2、PDGFD和PANK2基因主要为与视觉、脂肪沉积相关的基因;地方绵羊品种与培育品种相比,受选择基因主要与生长发育(FGF9和CDH1)和毛色(MITF和KIT)等性状相关,表明与驯化过程相比培育品种在选育改良过程中更重视对生长和毛色等农艺性状的选择。(5)对脂尾型和瘦尾型绵羊群体进行选择消除分析并结合GWAS结果筛选出三个选择值最高的基因PDGFD、MITF和BMP2;并对PDGFD和BMP2基因进行q PCR验证发现在极端大尾脂中的表达量显著高于极端小尾脂组织。随后对BMP2基因g.48979196 C>G进行KASPar分型,结果发现其在湖羊群体中存在多态性,且与湖羊尾脂重和尾脂相对重呈极显著相关。
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