家禽骨骼肌肌纤维类型影响因素及其转化的研究进展

肌纤维是构成肌肉组织的基本单位。肌肉的肌纤维类型组成与肉品质密切相关,并可在机体生长发育、营养和饲养环境等外界刺激下发生变化。近年来,由于消费者和育种学家对肉品质的关注,家禽肌纤维类型及其转换规律已成为本领域的研究热点之一。随着组学研究技术的发展,转录组学、蛋白组学等技术已广泛应用于家禽肌纤维类型调控机理的研究,极大地推动了相关研究的进展。充分了解目前有关肌纤维类型转化的研究,是后续开展相关肉品质与调控机制研究的重要理论基础。在此背景下,作者介绍了肌纤维的结构组成及不同类型的分类方法,简述了肌纤维类型与家禽肌肉品质特征相关性状如肉色、pH、系水力和嫩度之间的关系,并总结了生长、品种、环境和饲养方式等因素对肌纤维类型的影响,重点讨论了现有的分子调控研究进展,旨在为家禽肌纤维类型转换机理的研究提供参考。最后,对未来优质肉鸡的育种方向提出了展望,希望随着现代分子生物技术的发展,单细胞/空间组学技术、基于CRISPR/Cas9系统的基因编辑技术等前沿技术能在肌纤维类型研究领域广泛运用,肌纤维类型转换的机制研究将不断完善,并建立家禽肉质性状的分子选育方法。

“酉芯一号”在地方鸡遗传多样性和结构分析中的应用效力研究

我国地方鸡品种资源丰富,且在长期的选择进化过程中形成了各异的种质特性。科学评估群体遗传多样性,明确品种间遗传结构,对地方鸡品种资源的保护与创新利用具有重要价值。为了评估23K SNP芯片“酉芯一号”在地方鸡遗传多样性和遗传结构分析中的应用效力,本文利用RADseq鉴定21个地方鸡种基因组遗传变异,并研发23K芯片“酉芯一号”。基于两组SNP数据集计算各品种的遗传统计量,开展相关性、拟合及系统发育分析,以评估芯片的应用效力。结果表明,基于两组SNP数据集计算的观察杂合度(Ho)、多态信息含量(PIC)、近交系数(F_(ROH))和遗传分化系数(F_(st)),在21个地方鸡种中趋势基本一致。琅琊鸡(LA)、瓢鸡(PJ)、文昌鸡(WC)的遗传多样性较为丰富;边鸡(BJ)、狼山鸡(LS)、固始鸡(GS)、东乡绿壳蛋鸡(DX)和北京油鸡(BY)的遗传多样性相对匮乏,两组Ho、PIC、F_(ROH)和平均Fst的相关系数分别为0.794、0.901、0.926和0.984,均达到极显著水平(P<0.01),且拟合度较高(P<0.001),R^(2)分别为0.644、0.827、0.916和0.927。针对两组SNP数据集,采用邻接法(NJ)和极大似然法(ML)构建的进化树较为合理,将21个地方鸡种总体上分为6大类,与品种的形成历史和地理分布相吻合;23K芯片对5个新增品种亦实现有效聚类,没有出现个体偏离。利用不同密度的SNP估算遗传统计量会存在一定差异,需要进行数据和分析方法的标准化,23K芯片在地方鸡遗传多样性和结构分析中具有较好的效力。

蛋鸡开放式鸡舍光照管理研究

光照对蛋鸡的生产性能有重要影响。蛋鸡开放式鸡舍所用的自然光照时长随季节变化而变化,要达到精准化管理,方法比较繁琐。本研究利用软件Origin9在高斯函数下求出光照时长表达式y=y_(0)+A/w√π/2e^-2(x-x_(c)^(2)/w^(2)))的4个参数值(y_(0)、w、x_(c)、A),此表达式计算出的光照时长与实际自然光照时长高度吻合,拟合度达0.99923。根据不同饲养阶段对光照时长的需求,利用卡西欧fx-CG2CN计算器编程,制定4种用光方案(育雏、育成期自然光照时长渐增、先增后减、渐减和先减后增),有利于发挥蛋鸡生产性能,并为我国家禽业的智能化发展提供参考。

基于简化基因组测序的天津猴鸡遗传进化研究

为从基因组水平探究天津猴鸡群体遗传进化过程中的选择信号,补充完善地方鸡种选择信号图谱,发掘天津猴鸡的重要种质特性基因,试验根据纬度分布、遗传关系等条件筛选包括天津猴鸡群体在内的20个地方鸡种及2个引进鸡品种作为研究对象,利用简化基因组测序技术开展基因组测序,分析比较天津猴鸡群体与其他鸡种群体的遗传差异,并对进化过程中受到选择的基因进行基因功能注释。结果显示:在天津猴鸡群体中检测出265869个SNP标记;遗传结构上天津猴鸡群体与狼山鸡等聚为一类,亲缘关系较近;受选择基因主要参与氨基酸生物合成、细胞内信号转导以及神经系统发育等通路或生物学过程;检测到6个与种质特性相关的受选择基因,与神经系统发育、激素调节和抗热应激等生理功能紧密相关。研究结果部分揭示了天津猴鸡的裸颈性状形成和抗热应激特性,为天津猴鸡的保护和种质特性评价提供重要理论依据。

miR-499基因家族进化分析及其对鸡骨骼肌肌纤维类型调控的研究

为了对miR-499进行序列进化分析、靶基因预测、鉴定和表达量分析,探究其对鸡骨骼肌肌纤维类型的具体调控作用,在miRBase数据库检索miR-499基因家族的序列,利用ClustalX软件对序列特征进行分析,采用MEGA7.0构建miR-499系统发育树,再利用生物信息学工具进行靶基因预测和功能富集,最后通过荧光定量PCR和双荧光素酶报告基因试验对miR-499及其靶基因SOX6在鸡快肌和慢肌的表达量和靶向结合关系进行检测。结果发现,在43种脊椎动物中查询到75条miR-499基因家族序列,主要位于MYH7B基因内含子区,且具有较高的保守性。进化分析表明,miR-499序列进化中符合物种进化演变的规律。靶基因功能富集发现,miR-499与组织发育和能量代谢等过程有关。荧光定量检测结果显示,miR-499在鸡慢肌中表达量显著高于快肌(P<0.05),与SOX6的表达规律相反。双荧光素酶报告基因试验发现,SOX6的表达能够被miR-499-5p靶向抑制,提示miR-499可能通过SOX6基因参与肌纤维类型调控。

不同杂交组合鸡蛋品质的比较分析

试验旨在研究以芦花鸡H系作为亲本的杂交组合蛋品质的差异,为地方鸡种的利用与开发提供理论依据。试验选择萧山鸡(X)、狼山鸡(L)、隐形白羽肉鸡(Y)、来航鸡(H),分别与芦花鸡H系(B)进行正反杂交(F1代),共7个试验组和2个对照组(B、L),每组15个重复。每个组合分别留取同期8 d的受精蛋F2代,孵化后在同一饲养条件和营养水平下饲养至43周龄,每个试验组分别收取30个鸡蛋测定蛋品质。结果显示:各试验组蛋重与对照组B差异不显著(P>0.05);试验组XB蛋黄重极显著高于对照组L(P<0.01);试验组BL、LB蛋黄比率与对照组B、L无显著差异(P>0.05);各试验组及对照组蛋白高度差异不显著(P>0.05);试验组BX、BL、XB、YB蛋壳强度极显著高于对照组L(P<0.01),与对照组B差异不显著(P>0.05);试验组BX、BL、BH、XB、YB蛋壳厚度均极显著高于对照组B和L(P<0.01);蛋黄色泽与蛋重、蛋黄重、蛋黄比率极显著相关(P<0.01),与蛋壳强度显著相关(P<0.05);主成分分析选取5个主成分,特征根累计贡献率为82.852 0%,包含所有杂交组合蛋品质的基本信息。由此可见,芦花鸡H系在与其他地方品种或引进品种杂交时,可较好地保持地方品种蛋品质特性,在选育过程中是优良的亲本素材。

汶上芦花鸡CDKN2A基因序列变异、生物信息学及组织表达分析

为检测汶上芦花鸡CDKN2A基因SNP位点,并对该基因进行生物信息学及其在皮肤组织中的表达规律分析。研究基于江苏省家禽科学研究所资源保护与评价课题组前期组装的汶上芦花鸡高质量染色体水平基因组,将其与鸡参考基因组(GRCg7b)比对获得CDKN2A基因SNP位点,采用MassARRAY核酸质谱技术对其进行多态性检测和基因分型;运用生物信息学软件预测CDKN2A基因调控序列,及其编码蛋白质理化性质和结构特征;采用转录组和实时荧光定量方法分析该基因在汶上芦花鸡不同时期皮肤组织中的表达情况。结果表明,汶上芦花鸡CDKN2A序列总长度为9.854 kb,CDS全长183 bp,共编码60个氨基酸,在该基因及其上下游1 kb序列范围内共发现41个SNP,其中4个为新发现的SNP,分别位于基因下游和内含子区,第1外显子上发现2个错义SNP:V9D和C10R,41个SNP中34个SNP在汶上芦花鸡群体中检出率在91%以上,但基本均为纯合突变型,无多态存在;汶上芦花鸡CDKN2A基因上游2 kb区域内预测到8个启动子和5个CpG岛,启动子区包含Sp1、MEB-1、YY1、C/EBPα和AP-2α等12种转录因子结合潜在位点,该基因编码蛋白分子质量为7.30 ku,理论等电点为12.82,为带正电荷的、不稳定亲水性蛋白,亚细胞定位主要在线粒体中,无信号肽区域和信号肽剪切位点,共存在8个潜在磷酸化位点,不存在糖基化位点,含有典型的TRP_2(瞬时受体电位离子通道Ⅱ)保守结构域,其二级和三级结构主要以α-螺旋和无规则卷曲为主,并与MDM2、NPM1、USP36蛋白存在相互作用;汶上芦花鸡1~35日龄CDKN2A基因在其背部皮肤中的表达呈上升趋势。

6个蛋鸡品种(品系)主要产蛋性状比较分析

为了解不同蛋鸡品种间的产蛋性能差异,进一步优化地方特色蛋鸡育种目标,开展矮小蛋鸡(A1)、如皋黄鸡(C3)、白羽粉壳蛋鸡(G1)、洛岛红(G2)、白来航(G3)和绿壳蛋鸡(L3)等6个品种(品系)种质特性测定。在相同饲养管理和营养水平下饲养至66周龄,进行个体产蛋性能测定(各300只)。结果显示:各品种在开产日龄、开产蛋重、开产体重、43周龄产蛋数、66周龄产蛋数和蛋重等主要产蛋性能指标上差异均达到极显著水平(P<0.01)。按照66周龄产蛋数从多到少排序依次是G2、G1、G3、A1、C3和L3。品种间个体累计产蛋数差异主要体现在产蛋后期,群体周产蛋率变化规律的差异表现在高峰维持时长和后期下降速度两个方面。6个品种各阶段蛋重从大到小依次是G2、G1、G3、A1、L3和C3,品种间各个生长阶段的蛋重增速差异明显。提示,在优化地方特色蛋鸡育种目标时,应重点关注后期产蛋数、提高早期蛋重和做到全期蛋重的控制。

基于RAD-Seq简化基因组测序分析琅琊鸡的遗传进化

为在基因组水平上探讨琅琊鸡的遗传进化,试验以琅琊鸡与其他22个地方鸡品种资源及2个国外引进品种为研究对象,利用简化基因组测序(RAD-seq)鉴定25个品种基因组SNP,计算琅琊鸡的遗传统计量,分析遗传多样性和遗传结构,基于Fst选择信号检验方法,筛选受选择基因并进行功能富集分析。结果显示:在琅琊鸡群体中鉴定出299648个SNPs,琅琊鸡的平均杂合度(Ho)为0.220,核苷酸多样度为0.266,近交系数为0.173;琅琊鸡与汶上芦花鸡、元宝鸡、天津猴鸡和狼山鸡聚为一类,亲缘关系较近。共筛选出113个受选择基因,受选择基因主要富集在谷氨酸受体活性、钙黏蛋白结合、4铁,4硫团簇结合、G蛋白偶联谷氨酸受体信号通路等生物学过程,主要参与柠檬酸循环(TCA循环)、代谢、类固醇激素生物合成等信号通路。研究表明,选择作用主要影响琅琊鸡的繁殖性状、适应性免疫和代谢等,结果为琅琊鸡的品种保护、鉴定评价及开发利用提供分子理论支撑。

基于RAD-Seq技术的大围山微型鸡遗传进化分析

【目的】在分子水平上探讨大围山微型鸡的遗传进化。【方法】以大围山微型鸡与其他18个地方鸡品种及2个国外引进品种为研究对象,每个品种选取公鸡10只,母鸡20只,采血,提取全基因组DNA,进行简化基因组测序(RAD-Seq),鉴定21个品种基因组SNP,计算大围山微型鸡遗传统计量,分析遗传多样性和遗传结构、筛选受选择基因并进行功能富集分析。【结果】在大围山微型鸡群体中鉴定出331892个SNPs。大围山微型鸡的平均杂合度(Ho)为0.219、核苷酸多样度(Pi)为0.245,近交系数(Fis)为0.107,与其他18个地方鸡种相比遗传多样性呈中度多态。聚类分析发现,大围山微型鸡与瓢鸡、茶花鸡和藏鸡聚为一类,亲缘关系较近,且与瓢鸡的群体分化指数(Fst)最低(0.0929),亲缘关系最近,与河南斗鸡的Fst最高(0.2179),亲缘关系最远。共筛选出200个受选择基因。GO分析结果显示,这些受选择基因主要富集在运动、刺激应答、信号传导等生物学过程;KEGG分析结果表明,这些受选择基因主要富集在代谢、肌动蛋白细胞骨架的调节、MAPK等信号通路。【结论】大围山微型鸡遗传多样性呈中度多态,与瓢鸡亲缘关系最近,本研究筛选出了200个受到选择的基因,这些基因在代谢、信号传导、颅骨发育等多个方面发挥作用。

基于PacBio三代测序的高质量汶上芦花鸡基因组的组装

【目的】汶上芦花鸡为中国唯一的芦花羽地方鸡品种资源,芦花基因可伴性遗传,芦花羽性状可用于雏鸡的自别雌雄。试验旨在丰富家鸡基因组信息,获取汶上芦花鸡全基因组序列,为鸡伴性芦花羽分子机制研究提供材料。【方法】以汶上芦花鸡为试验动物,基于BGI MGISEQ构建小片段文库进行基因组特征评估,利用PacBio三代测序技术、Hi-C技术组装及构建汶上芦花鸡全基因组信息数据库,利用生物信息学方法对获得的基因组序列进行组装和功能注释。【结果】试验共获得BGI二代测序数据量59.70 Gb;获得PacBio三代测序数据量31.13 Gb,reads平均长度为15362 bp;获得Hi-C数据量95.37 Gb;拼接和初步组装得到基因组大小为1.12 Gb,经Hi-C辅助组装后,共有1.07 Gb的序列挂载到41条染色体上,挂载率95.62%,基因组contigs N50为9.61 Mb,scaffold N50为91.29 Mb,BUSCO评估为98.50%,基因组连续性和完整度良好;预测基因组有22.57%的重复序列,有426个tRNAs、56个rRNAs、260个miRNAs和308个snRNAs;共预测得到蛋白编码基因17338个,其中96.00%的基因在数据库中得到了功能注释;组装获得汶上芦花鸡Z染色体长度约88.23 Mb,预测并注释到蛋白编码基因742个,这些基因显著富集于氨基酸、脂肪等代谢相关通路,在汶上芦花鸡Z染色体上准确定位了TYRP 1、CDKN 2 A、SLC 45 A 2等羽色相关基因。【结论】研究获得了汶上芦花鸡高质量染色体水平基因组,丰富了家鸡基因组遗传信息,准确定位了Z染色体上一些羽色相关基因。研究结果可为从全基因组水平挖掘汶上芦花鸡优异性状调控机制奠定基础。

鸡繁殖性状近交衰退相关lncRNA的筛选

【目的】筛选与鸡繁殖性状近交衰退相关的长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA),为深入探究lncRNA对鸡繁殖性能近交衰退调控机制提供参考。【方法】以狼山鸡高、低近交群体为试验素材,通过转录组测序技术分析狼山鸡下丘脑和卵巢中lncRNA表达情况,筛选高、低近交组间差异表达lncRNA,并对其进行顺式调控靶基因预测及功能分析。【结果】狼山鸡下丘脑和卵巢中共鉴定出4222个lncRNAs,高、低近交组间比较发现,下丘脑中差异表达lncRNAs 35个,卵巢中差异表达lncRNAs 215个。下丘脑中差异lncRNAs中预测到顺式调控靶基因98个,这些靶基因显著富集于出生或孵化时胚胎发育终止、胚胎心导管发育、视黄酸应答等繁殖相关生物过程(P<0.05),涉及lncRNA MSTRG.9196.4、MSTRG.9195.2、MSTRG.6254.2以及相应靶基因DNAAF2和FKBP1B等胚胎发育相关基因;卵巢中差异lncRNAs预测到顺式调控靶基因414个,这些靶基因富集到卵母细胞减数分裂、MAPK、叶酸合成等信号通路,包括MSTRG.7683.1、MSTRG.13604.4、MSTRG.16570.1、MSTRG.8330.5、MSTRG.8330.4等神经内分泌调节及配子生成相关的lncRNAs。【结论】本研究在下丘脑和卵巢中筛选到了一系列鸡胚胎发育及配子生成调控相关差异lncRNAs,这些lncRNAs可作为鸡繁殖性能近交衰退候选lncRNAs,为进一步揭示鸡繁殖性能近交衰退调控机制提供线索。

芦花鸡H系开产性状的遗传参数和育种值估计

试验旨在进行芦花鸡H系开产性状遗传参数和育种值估计,为芦花鸡H系选育提供依据。收集芦花鸡H系2016—2020年系谱信息和开产性状表型数据,利用DMU软件以平均信息约束最大似然法(AIREML)剖分表型方差,以单性状动物模型分析各性状遗传力,以多性状动物模型分析性状间的遗传相关系数和表型相关系数,并基于系谱-加性效应模型(PBLUP_A)对所有个体开产性状进行育种值估计,计算遗传进展。结果显示:芦花鸡H系开产日龄、开产体重和开产蛋重遗传力分别为0.42、0.40和0.27,开产日龄与开产体重、开产蛋重间的遗传相关分别为0.17、0.31,表型相关分别为0.11、0.18,开产体重和开产蛋重间遗传相关和表型相关系数分别为0.56和0.38;开产日龄、开产体重和开产蛋重年遗传进展分别为-0.014 d、1.14 g、0.018 g。结果表明:芦花鸡H系各开产性状均为中等遗传力性状,开产蛋重与开产日龄呈中等遗传正相关,与开产体重呈高遗传正相关,开产日龄与开产体重遗传相关较低,经过5个世代的选育,芦花鸡H系开产性状有了一定的遗传进展。对芦花鸡H系开产性状遗传参数和育种值的确定与分析研究结果,为芦花鸡H系选育制定适宜的综合选择指数、选育方案以及加快选育进程提供科学依据。

立华麻黄鸡体重和肉品质性状全基因组关联分析

旨在利用全基因组关联分析(GWAS)方法挖掘影响肉鸡体重和肉品质性状的位点和功能基因,为快速型黄羽肉鸡的选育积累理论基础。本试验对象为393只立华麻黄终端父系公鸡,60日龄时进行称重并采集胸肌以测定肉品质性状。通过全基因组重测序获得个体遗传变异,使用PLINK、GEMMA和R软件对体重及肉品质性状进行GWAS分析。结果,共筛选到2个与体重、8个与肉品质性状显著关联的SNPs位点(P<1.15×10-7);在潜在显著水平鉴定到52个与体重、296个与肉品质关联的位点(P<2.31×10^(-6))。通过对这些关联的SNPs进行注释,共筛选到了99个与体重、27个与剪切力、28个与系水力、57个与pH、113个与肉色相关的候选基因。分析认为FSTL3、MBNL3、NPFF、PFKM、PRKG1、SLC13A5、MDFIC、FGD3、AQP 1等基因可作为肉鸡体重和肉质性状的关键候选基因。以上研究结果为快速型黄羽肉鸡重要经济性状提供了重要的遗传变异位点和后续基因,为完善优质肉鸡分子选育方法、加快品种选育进展提供了关键的基础数据。