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利用“黄海芯1号”55K SNP芯片评估凡纳滨对虾选育群体的遗传多样性与基因组近交水平

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海洋与湖沼 2024年第2期55卷 479-488页

作者：刘丹阳孔杰王平陈荣坚傅强罗坤陈宝龙隋娟孟宪红代平谭建曹家旺李旭鹏康子仪刘绵宇强光峰迟长凤栾生浙江海洋大学国家海洋设施养殖工程技术研究中心浙江舟山316022 中国水产科学研究院黄海水产研究所、青岛海洋科技中心海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室、农业农村部海洋渔业可持续发展重点实验室山东青岛266071 海南中正水产科技有限公司海南东方572633 广东海兴农集团有限公司广东广州511400

凡纳滨对虾的主要选育目标分为两个方面:一是培育具有较强抗病、抗逆性的“高抗系”(GK),二是培育具有快速生长特性的“快大系”(KD)。然而,国内缺少针对这两个选育群体的遗传多样性特别是基因组近交水平的调查分析研究。基于液相芯片... 详细信息

凡纳滨对虾的主要选育目标分为两个方面:一是培育具有较强抗病、抗逆性的“高抗系”(GK),二是培育具有快速生长特性的“快大系”(KD)。然而,国内缺少针对这两个选育群体的遗传多样性特别是基因组近交水平的调查分析研究。基于液相芯片“黄海芯1号”(55 K SNP)的基因分型数据,首次分析了GK(1064尾个体)和KD(564尾个体)选育群体的遗传结构和遗传多样性,调查了连续性纯合片段(ROH)的基因组分布特征,并重点评估了两个群体的基因组近交水平。PCA及进化树分析表明GK及KD群体可明确分层,亲缘关系热图表明KD群体内个体间的亲缘关系比GK群体更近。GK群体包括的家系数量更多,导致其遗传多样性高于KD群体;两群体间的F_(st)为0.09,存在中等遗传分化。GK和KD群体每个ROH的平均长度分别为(1.70±0.34)Mb和(1.65±0.38)Mb,每个样本ROH的平均数量分别为1.98±1.30和2.07±1.37。GK和KD群体0.8~1.25 Mb长度的ROH占比分别为11.41%和19.17%,表明KD群体的选育历史比GK群体更长。两个群体>2.25 Mb长度的ROH片段占比分别为10.26和9.74%,表明两个群体短期内未发生近亲交配。七种基因组近交系数评估结果表明,KD群体的近交水平高于GK群体。不依赖基础群体等位基因频率的F_(ROH)和F_(HOM)方法可准确地评价育种群体的真实近交水平,而F_(VR1)、F_(YA1)和F_(LH1)等依赖基础群体等位基因频率的方法可以用来比较群体及个体间的相对近交水平。上述结果为准确地评估育种群体的近交水平和优化育种方案提供了重要参考依据。

关键词：凡纳滨对虾 “黄海芯1号” 遗传多样性连续性纯合片段基因组近交系数

基于全基因组SNPs对太行鸡保种群保种效果的评价

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中国畜牧杂志 2024年第3期60卷 118-126页

作者：李德娟朱迪张浩王宇哲崔梦笛胡晓湘樊宝良河北农业大学动物科技学院河北保定071000 中国农业大学生物学院农业生物国家重点实验室北京100193 中国农业大学动物科学技术学院北京100193

本研究利用全基因组低深度重测序技术及相关分析方法对2个太行鸡保种群的保种效果进行评价。结果显示:天凯和宁晋保种群的多态性标记比例分别为83.26%和84.45%;平均期望杂合度H_(e)和平均观察杂合度H_(0)分别为0.256、0.260和0.259、0.2... 详细信息

本研究利用全基因组低深度重测序技术及相关分析方法对2个太行鸡保种群的保种效果进行评价。结果显示:天凯和宁晋保种群的多态性标记比例分别为83.26%和84.45%;平均期望杂合度H_(e)和平均观察杂合度H_(0)分别为0.256、0.260和0.259、0.263,表明2个群体遗传多样性较为丰富;基于连续性纯合片段值计算近交系数,2个群体分别为0.053 1和0.048 7,天凯群体显著高于宁晋群体;亲缘关系分析显示,天凯群体中存在亲缘关系为全同胞的个体。2个群体遗传相似系数为0.795,此值偏低,遗传距离为0.230,此值偏大,说明2个保种群遗传结构存在显著差异,推测可能与天凯保种场在进行禽白血病净化过程中采用了不完善的方案而导致全同胞个体进入保种群有关。遗传结构、PCA和种系发生分析等的结果与上述结果一致,表明利用低深度重测序技术可更全面地评价保种效果。根据结果,建议天凯保种场重新组建保种群,制定科学的保种方案。

关键词：太行鸡保种群体遗传多样性保种效果评价连续性纯合片段

云南家牛地方品种全基因组范围连续性纯合片段（ROH）和拷贝数变异（CNV）分析

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云南家牛地方品种全基因组范围连续性纯合片段（ROH）和拷贝数变...

作者：胡昀雅云南大学

学位级别：硕士

为了摸清云南家牛地方品种遗传背景和加强其保护,本研究通过长纯合片段（Runs of homozygosity,ROH）分析和拷贝数变异（copy number variation,CNV）分析对六个云南家牛地方品种的遗传多样性进行了研究。通过生物信息学方法对各云南家... 详细信息

为了摸清云南家牛地方品种遗传背景和加强其保护,本研究通过长纯合片段（Runs of homozygosity,ROH）分析和拷贝数变异（copy number variation,CNV）分析对六个云南家牛地方品种的遗传多样性进行了研究。通过生物信息学方法对各云南家牛地方品种的遗传信息进行分析可以帮助我们挖掘埋藏在已知遗传数据中的相关表型、种群信息,丰富其基础遗传资源的研究。在本研究中,我们采用Illumina公司的770K高密度牛SNP芯片进行基因分型,获得云南六个地方品种家牛:邓川牛、迪庆牛、云南高峰牛、文山牛、昭通牛以及滇中牛的SNP分型数据,据此进行了ROH分析和CNV分析。最后对分析结果进行了GO-KEGG富集分析并寻找候选基因。ROH检测结果可以计算近交系数、推测群体历史、寻找候选基因。而CNV作为一种重要的遗传变异,可对多种复杂性状及疾病产生影响。本研究旨在通过ROH分析对各家牛地方品种群体进行近交程度分析和推测各品种家牛群体的近交历史;通过CNV分析探究各家牛品种的基因组结构变异及其与疾病等性状的关联。得到的结果如下:1.在本研究中一共在六个地方家牛品种中检测到了3357个ROH片段,并根据计算的近交系数与ROH数据结合分析,发现滇中牛是这六个品种中最近世代中近交强度最大的品种,而文山牛与云南高峰牛在最近世代中的近交强度则相对最小。2.对ROH片段相关基因进行GO-KEGG通路富集,得到一系列与代谢、免疫与疾病相关的通路,并通过筛选出富集到多个重复的GO功能与KEGG通路的基因来查找相应的候选基因。在生物合成抗生素、B细胞受体信号通路、癌症相关通路、EB病毒感染、细胞外基质受体互相作用、补体和凝血级联、阿米巴虫病、慢性粒细胞白血病、美洲锥虫病等与关键经济性状相关的通路中筛选得到了PIK3CD、TLR4、IL10、NFKB1、TP53、RAC2、PLCG1、CDK2、TCF7、LEF1、STAT3等基因。3.本研究还对这六个云南家牛品种进行了CNV的预测。在六个品种中共预测出了7469个CNVs。对与这些CNVs片段重叠的相关基因进行GO-KEGG通路富集分析并对富集在多个通路及功能的基因进行筛选,在抗原加工提呈、金黄色葡萄球菌感染、单疱疹病毒感染、炎症性肠病、弓形虫病、利什曼原虫病、甲型流感、结核病、单疱疹感染、病毒性心肌炎、破骨细胞分化等与关键经济性状相关的通路中筛选得到了JSP.1、BOLA-DQA2、BLA-DQB、IFNAH、CIITA和OAS1X等基因。本研究揭示了六种云南家牛地方品种群体的近交历史,推测了六个家牛品种的全基因组内的拷贝数变异。通过评估各群体的遗传多样性,探究影响关键表型性状的遗传分子信息。可以为后续的云南家牛品种遗传资源的保护工作如育种和保种工作提供一定的科学依据。

关键词：家牛 SNP芯片拷贝数变异连续性纯合片段

全基因组连续性纯合片段与胃体癌易感性的关联研究

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全基因组连续性纯合片段与胃体癌易感性的关联研究

作者：王铖南京医科大学

学位级别：硕士

连续性纯合片段(runs of homozygosity, ROHs)是指一类基因组中出现的连续不间断的纯合现象，表现为一段染色体区域缺乏杂合子。这种现象最早发现于肿瘤病变组织或近亲婚配家系中孟德尔遗传疾病的病人，较长的纯合片段能够通过激活隐性... 详细信息

连续性纯合片段(runs of homozygosity, ROHs)是指一类基因组中出现的连续不间断的纯合现象，表现为一段染色体区域缺乏杂合子。这种现象最早发现于肿瘤病变组织或近亲婚配家系中孟德尔遗传疾病的病人，较长的纯合片段能够通过激活隐性遗传等位基因的效应诱导疾病发生，因而往往是疾病发生的驱动因素。以往研究者缺乏有效的手段对全基因组范围内的连续性纯合片段进行全面的描述，因此对全基因组范围内的ROHs情况认识不足。单核苷酸多态性(single nucleotide polymorhphisms, SNPs)是人类最常见的遗传变异，一般指在人群中频率大于1%的单个核苷酸的变异，包括转换、颠换、缺失和插入。利用一定数量一定密度的SNPs分型信息，可以反映基因组上一定区域的纯合情况，从而可以用来检测ROHs。近年来，随着高通量基因分型技术的发展和成熟，全基因组关联研究被广泛用于研究SNPs与复杂疾病/性状的关联，这些SNPs信息使得进行全基因组范围的ROHs研究成为可能。自2006年以来，多个研究应用HAPMAP计划的SNPs数据，研究和描述了非近亲婚配人群中的ROHs水平，发现这种连续纯合的现象在人类基因组中非常常见。此后，ROHs作为一类新的遗传现象逐渐得到人们的关注。基于二次打击学说，研究者提出科学假设，认为这类广泛存在的ROHs很可能携带低外显率的隐性遗传致病等位基因，从而影响复杂疾病的发生发展。根据这一假设，一些研究采用病例对照研究设计探讨了ROHs与疾病发生的关系，发现ROH与精神分裂症、老年痴呆和多种肿瘤均存在关联。然而，中国人群ROHs的研究较少，其在我国人群的分布、特征以及其在我国人群疾病发生中的作用尚不清楚。 2012年本课题组组织开展了首个中国人群胃体癌GWAS，获得了大量中国人群全基因组SNPs基因型数据。因此，本研究将利用这些数据，开展中国人群中的全基因组ROHs关联研究，对中国人群中的ROHs水平进行描述，并探讨ROHs与胃体癌之间的关联，定位与胃体癌相关的ROHs区域。本研究包括两个独立的胃体癌病例-对照研究，合计1,033例病例和2,285例对照(包括南京地区的565例病例和1,162例对照，北京地区的468例病例和1,123例对照)。全基因组SNPs检测采用Affymetrix6.0芯片(包含90余万SNPs)，全基因组关联研究对研究变量(SNPs)和研究对象两方面进行了质量控制(删除分型率性别不明、有潜在亲缘关系的研究对象)。本研究中全基因组ROHs水平的描述的研究对象为两个地区的健康人群。通过Logistic回归模型对ROHs与胃体癌的关联进行分析，南京地区和北京地区的数据进行相互验证。使用基因组上ROHs的总长度占全基因组总长度的比值(FROH)反映全基因组ROHs总体水平。另外，对每个SNPs上ROHs的频率进行对数转换，使用T检验来评价RegulomeDB注释的调控/功能SNPs与非调控/功能SNPs上ROHs频率的差异。数据分析发现，在非近亲婚配的健康对照人群中，全基因组范围内的长度大于0.5Mb的ROHs广泛存在(南京地区平均FROH=5.08%，北京地区平均FROH=4.95%)。参考Pemberton等人的研究，我们将ROHs按照长度大小分为三类(Class A，Class B，Class C)，依次代表短片段ROHs(500Kb-689.346Kb)、中等长度ROHs(689.346Kb-1548.887Kb)和长片段ROHs(超过1548.887Kb)，前两类ROHs(Class A，Class B)的FROH间存在中等程度的相关性(r=0.71,P性(r=0.05，P性质，而与长片段ROHs则有所区别，因此在后续分析中合并前两类ROHs。另外，我们发现年龄和ROHs水平并没有显著的相关关系(南京：Class A&B: r=-0.015, P=0.51;Class C: r=0.010, P=0.67;北京：Class A&B: r=-0.038, P=0.27;Class C: r=0.020,P=0.56)。本研究进一步考察了ROHs与调控/功能区域的关联，发现位于调控/功能区各类ROHs的频数均显著高于非调控/功能区(南京：Class A&B:P=2.82×10-12;Class C: P=6.97×10;北京：Class A&B: P=1.48×10;Class C:P=3.27×10)，显示ROHs显著富集于基因组调控/功能区域，提示ROHs区域可能存在重要的功能，参与疾病的发生发展。在ROHs与胃体癌关联的总体分析中发现，基因组中短长度的

关键词：连续性纯合片段全基因组关联研究胃体癌遗传易感性

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近交陆川猪的遗传稳定性研究

畜牧兽医学报 2020年第8期51卷 1795-1803页

作者：王洪洋张莺莺涂尾龙吴华莉曹建国谈永松上海市农业科学院畜牧兽医研究所上海201106 上海种猪工程技术研究中心上海201302

旨在探讨高度近交陆川猪的遗传稳定性。本试验采集20头近交和6头非近交陆川猪的耳组织样品进行个体基因组重测序,通过扫描全基因组SNPs分析近交陆川猪群体的遗传多样性,并基于基因组纯合度挖掘近交陆川猪群体中特异的纯合区域(region of... 详细信息

旨在探讨高度近交陆川猪的遗传稳定性。本试验采集20头近交和6头非近交陆川猪的耳组织样品进行个体基因组重测序,通过扫描全基因组SNPs分析近交陆川猪群体的遗传多样性,并基于基因组纯合度挖掘近交陆川猪群体中特异的纯合区域(region of homozygosity,ROHs)及相关基因。结果表明,近交陆川猪群体的观察杂合度(0.373)小于期望杂合度(0.491),推测其发生了选择或者近交;系统进化树和群体遗传结构分析发现,近交陆川猪群体在近交过程中分化成为两个近交家系,且230、236、239、132、130及126号个体亲缘关系最近;在近交群体中,基因组纯合度和基因组长纯合片段比例的均值分别为59.64%和0.12,都极显著高于非近交群体53.18%和0.05(P性纯合区域(positive region of homozygosity,pROHs)有224个,其中由于近交产生的纯合突变可能影响参与激素合成过程、胰液分泌、膜脂代谢过程、IgA产生的肠道免疫网络及纹肌细胞分化等相关的1322个基因。结果提示,近交陆川猪群体的遗传多样性低、基因组纯合度高且已达到高度近交,说明该群体的遗传稳定性高。此外,近交陆川猪群体在近交过程中产生的纯合突变可能与机体的免疫、生长等生产性状相关。

关键词：陆川猪连续性纯合片段基因组纯合度生产性状

基于表型和基因组信息评价北京油鸡保种群保种情况

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畜牧兽医学报 2021年第9期52卷 2406-2415页

作者：王海龙王巧邢思远王杰李庆贺郑麦青崔焕先刘冉冉赵桂苹文杰中国农业科学院北京畜牧兽医研究所动物营养学国家重点实验室北京100193

旨在利用表型和基因组信息对北京油鸡随机交配保种群体近交系数、有效群体大小进行研究,评价北京油鸡保种群体保种情况。本研究以国家级北京油鸡保种场北京油鸡2019年随机交配保种群体40只鸡为研究对象,对表型记录进行整理,同时利用基因... 详细信息

旨在利用表型和基因组信息对北京油鸡随机交配保种群体近交系数、有效群体大小进行研究,评价北京油鸡保种群体保种情况。本研究以国家级北京油鸡保种场北京油鸡2019年随机交配保种群体40只鸡为研究对象,对表型记录进行整理,同时利用基因组SNP信息,使用PLINK软件分别计算基于ROH的近交系数(FROH)、基于纯合基因型的近交系数(FHOM)、基于联合配子之间相关性的近交系数(FUNI);使用GCTA和R软件计算基于基因组关系G矩阵的近交系数(FGRM);使用SNeP软件估计北京油鸡历史世代的有效群体大小;使用NeEstimator软件估计基于连锁不平衡方法的当前世代的有效群体大小;使用R软件的PerformanceAnalytics包对FROH、FHOM、FGRM和FUNI等不同算法所得近交系数进行相关性分析,评价北京油鸡的保种情况。结果显示,1979—2019年以来,北京油鸡保种群体凤冠、胫羽、五趾等典型的外貌特征明显且百分比稳定;保种群有效群体大小从98世代前的595逐渐降至13世代前的176;2019年北京油鸡随机交配保种群体FROH为0.0798,与FGRM显著相关(P性相关。北京油鸡1979—2019年以来近交系数增长缓慢,国家级北京油鸡保种场随机交配保种群体的保种工作是十分有效的。基于目前情况,本研究建议每年随机选取一定数量的北京油鸡随机交配保种群体的个体,进行全基因组二代重测序检测,有利于对保种状况进行动态监控,以便随时调整保种工作方案。

关键词：北京油鸡资源保护近交系数全基因组重测序技术连续性纯合片段

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基于基因组信息的北京油鸡保种效果分析

基于基因组信息的北京油鸡保种效果分析

作者：王海龙中国农业科学院

学位级别：硕士

畜禽遗传资源是生物多样性的重要组成部分,在农业、经济和科学研究中发挥重要作用。北京油鸡作为中国特有的地方优良品种,20世纪70年代因受国外高产品种的冲击数量骤减。北京油鸡保种场建立家系等量留种群和随机留种群对北京油鸡进行品... 详细信息

畜禽遗传资源是生物多样性的重要组成部分,在农业、经济和科学研究中发挥重要作用。北京油鸡作为中国特有的地方优良品种,20世纪70年代因受国外高产品种的冲击数量骤减。北京油鸡保种场建立家系等量留种群和随机留种群对北京油鸡进行品种保护,家系等量留种群体每个世代包含35个家系,按公母比1:3进行繁育。随机留种群体每年留种公鸡约75只,母鸡240～300只,两个群体年繁殖数量4000只以上。从保种数量来看对北京油鸡进行了有效的保护,但对保种效果的精准评估仍存在不足。本研究通过系谱记录和基因组信息对北京油鸡不同保种群的近交系数(inbreeding coefficient,F)和有效群体含量(effective population sizes,Ne)等进行分析,比较不同保种群体的保种效果,优化北京油鸡保种策略。同时结合北京油鸡肌内脂肪选择系基因组信息,挖掘影响肌内脂肪产生的相关候选基因。具体研究内容如下:(1)以2019年等量留种群体为研究对象,比较基于系谱计算的近交系数(F)、基于ROH计算的近交系数(F)、基于纯合基因型计算的近交系数(F)、基于基因组关系G矩阵计算的近交系数(F)和基于联合配子之间的相关性计算的近交系数(F)等五种不同算法下的近交系数,结果发现,F、F、F的个体离散程度和F值均显著高于F与F。相关性分析发现,F与F之间无显著相关,而F与其他方法计算的F之间均显著相关,且与F相关性较高。(2)以保种场2010年和2019年随机留种群体、2019年家系等量留种群体为研究对象,计算群体F,同时分析不同算法F之间的相关性,并估计历史世代以及当前世代的Ne。结果表明,2010年随机留种群体Ne为219,F为0.0579,F为0.0784,F为0.0859,F为0.0806;2019年随机留种群体Ne为193,F为0.0798,F为0.0605,F为0.0662,F为0.0637。由此发现,与2010年相比,2019年随机留种群体Ne有所减少,F有所增加,其他基因组近交系数有所减小。2019年家系等量留种群体Ne为100,F为0.100,说明在保种场目前各世代留种数量下,随机留种群的保种效果优于等量留种群体。(3)以保种场2019年随机留种群体与2019年肌内脂肪选择系群体为研究对象,通过ROH岛鉴定与分析,挖掘肌内脂肪相关候选基因。对两个群体的基因组信息进行ROH检测,统计ROH在不同群体中的数目、长度、频率及分布,依据高频ROH区域检索与肌内脂肪相关的候选基因,并根据连锁不平衡信息计算两个群体不同世代的Ne。在两个群体中共检测到16374个ROH片段。不同群体个体平均ROH数目的变化范围为178个(2019年随机留种群体)至232个(2019年选择群体),不同群体个体平均ROH长度的变化范围为432KB(2019年随机留种群体)至474KB(2019年选择系群体)。基于基因组高频ROH区域鉴定到XCL1、GPR161等15个与肌内脂肪相关的候选基因。综上所述,基于系谱记录和基因组信息对北京油鸡保种群体的保种效果进行综合分析,结果表明,近10年来,北京油鸡保种效果良好,保种方案切实可行。基因组近交系数F准确性较高,可用于指导后续北京油鸡保种和选育工作。在保种场当前留种数量下,随机留种群体保种效果优于家系等量留种群体。由高频ROH区域鉴定的XCL1、GPR161等基因可以作为研究北京油鸡肉品质形成机理的候选基因。

关键词：北京油鸡资源保护近交系数连续性纯合片段候选基因