小麦耐盐基因TaHKT1的新单倍型及其耐盐性评价

本研究利用0.5%盐胁迫对275份小麦品种(系)进行芽期耐盐性鉴定,测定发芽率、芽长、根长、根数、芽鲜质量、根鲜质量及根冠比等指标。利用主成分分析法将7个指标转化为3个主成分,累积贡献率为74.35%。通过主成分贡献率和隶属函数分析进一步将3个主成分简化为综合评价值(D)。根据D值的大小,利用聚类分析法将275份小麦品种(系)划分为高耐盐、中耐盐、耐盐、盐敏感和盐高敏感共5个等级,筛选出高耐盐种质11份、中耐盐107份、耐盐60份,累计占比64.7%。通过对13个小麦品种(系)进行TaHKT1基因序列分析,发现T∶T新单倍型与耐盐性相关。利用KASP标记对275份小麦品种(系)进行检测,有98份小麦品种(系)为新单倍型,占35.64%;新单倍型小麦品种(系)在各省份中所占比例不同。将小麦品种(系)的TaHKT1基因T∶T单倍型与耐盐性D值进行关联分析,结果表明,TaHKT1基因T∶T单倍型与小麦芽期耐盐性差异达极显著水平(p<0.01)。

谷子SiNF-YB亚家族基因的单倍型与功能分析

谷子属于短日照植物,是我国北方重要的杂粮作物,随着对谷子的深入研究,越来越多与逆境相关的转录因子被发现,其中NF-Y家族便是一类可以与启动子中CCAAT-box相结合的转录因子,包括3个亚家族NF-YA、NF-YB、NF-YC。本研究针对谷子SiNF-YB亚家族的14个基因进行研究,通过亚细胞定位分析,发现该亚家族中除了SiNF-YB8和SiNF-YB15其余成员主要定位于细胞核中。顺式作用元件分析显示,在各成员启动子区域包含大量与非生物胁迫响应以及光周期相关的顺式作用元件。单倍型分析显示,SiNF-YB4是一个与耐旱有很强相关性的基因,有3种单倍型,其中H003是优异的抗旱单倍型;SiNF-YB12是一个与抽穗有很强相关性的基因,有H001和H002两种单倍型。转录组数据分析显示,抗旱和敏旱品种干旱处理前后,SiNF-YB5在根部的表达量存在显著性差异;在长日照与短日照条件下,SiNF-YB4在春谷和夏谷中的表达量存在显著差异。本研究结果为后续进一步探究谷子SiNF-YB亚家族基因的功能提供了重要的理论依据,同时为培育抽穗期与环境相适应的谷子抗旱品种奠定基础。

水稻已克隆中胚轴伸长基因效应解析及优异单倍型鉴定

旱直播是未来水稻生产的重要发展方向,在南亚和东南亚籼稻种植区已有较大面积,然而热带和亚热带地区粳稻种植多采用传统育苗移栽。中胚轴长度(Mesocotyl length,ML)是影响水稻旱直播出苗和幼苗活力的重要因素。基于分子标记辅助选择(Molecular marker assisted selection,MAS)育种,培育长中胚轴种质是促进水稻旱直播推广最为经济、高效的方式。迄今,已有4个水稻中胚轴伸长基因报道,即OsGSK2、GY1、OsPAO5和OsSMAX1。笔者选择3K重测序项目中TROP和TEMP粳稻亚群开展分析,测定中胚轴长度并鉴定OsGSK2、GY1、OsPAO5和OsSMAX1基因的优异单倍型。结果表明,TROP和TEMP亚群中胚轴长度呈典型的连续正态分布。OsGSK2、GY1、OsPAO5和OsSMAX1分别包括3、3、3和6种单倍型;同一基因在TROP和TEMP亚群中单倍型分布频率也存在差异。TROP亚群中OsGSK2-Hap1、GY1-Hap2、OsPAO5-Hap3、OsSMAX1-Hap2和OsSMAX1-Hap3为优异单倍型;TEMP亚群优异单倍型为OsGSK2-Hap1、OsPAO5-Hap2和OsSMAX1-Hap2。另外,TROP和TEMP亚群中多数中胚轴优异单倍型材料所对应的苗高要高于非优异单倍型,在破土出苗时易形成生长优势。鉴定到的优异单倍型在TROP和TEMP亚群中均呈现较显著的加性效应,可用于MAS育种。本研究为不同地区直播粳稻的选育提供参考,促进旱直播技术的快速推广。

谷子抽穗期基因SiGI的表达与单倍型变异分析

谷子抽穗期是决定品种适应性的关键性状,解析抽穗期关键基因的表达规律及其单倍型变异特点可为提升品种改良效率奠定基础。本研究通过全基因组关联分析,发现了一个与抽穗期紧密相关的关联信号,该信号定位于谷子5号染色体的11062649 bp处,该位点附近存在一个拟南芥抽穗期基因AtGI的同源基因SiGI。使用qRT-PCR技术研究短日照(10 h光照/14 h黑暗)条件下SiGI 24 h节律变化规律,并对其进行了组织时空表达及亚细胞定位分析。利用697份谷子品种,分析SiGI编码区和启动子区的遗传多态性和单倍型变异规律,并对单倍型的表型效应进行鉴定。结果显示,SiGI在光周期响应组织(根、茎、叶等)中高表达,亚细胞定位于细胞核,在傍晚表达量上调,呈现出24 h节律性表达模式。SiGI在不同谷子品种中存在丰富的多态性,其中,启动子Hap-6单倍型较Hap-3单倍型品种的相对表达量显著上调了约1.5倍(P=0.0083)。在8个不同种植环境下,Hap-6单倍型品种的抽穗期显著提前,并在4个环境中株高显著降低。结果表明SiGI基因的Hap-6单倍型具有早熟且对产量影响较小的优势,可作为优异单倍型用于分子育种选择。

水稻耐冷基因qCTS-9的核苷酸多样性及单倍型分析

qCTS-9是在多种苗期低温条件下稳定发挥作用的水稻耐冷基因,研究其耐冷优异单倍型及适应性进化模式,有利于为水稻耐冷育种提供基因资源和技术支撑。本研究利用116份栽培稻(Oryza sativa L.)和37份普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.),对qCTS-9基因的核苷酸多样性及单倍型进行了分析。结果表明,qCTS-9基因编码区内的14个SNPs组成了8种单倍型,其中的4个非同义SNPs组成3种功能单倍型,这3种功能单倍型之间表现出显著的耐冷性差异,编码区的第1535 bp处SNP可能是qCTS-9基因的关键变异位点。对qCTS-9基因启动子区顺式作用元件进行分析后发现,相比于野生稻和粳稻,低温敏感籼稻Hap4单倍型材料中-1107 bp有一个SNP(G→A),导致该处的MYB识别位点缺失,这个自然变异可能与籼稻耐冷性下降相关。野生稻包含栽培稻中qCTS-9基因的大部分变异,但在编码区及启动子顺式作用元件中无独有的变异位点;从野生稻向籼粳分化的过程中,耐冷相关等位或突变被固定和扩展,进而增强了其区域适应性。

甘蓝BoFLCs基因标记开发及优异单倍型聚合

开花抑制因子FLOWERING LOCUS C(FLC)编码MADS-box家族蛋白,在拟南芥的春化途径中起关键作用。为了探究甘蓝BoFLCs在春化过程中的作用,利用CRISPR/Cas9技术对甘蓝自交系GL的BoFLCs基因进行编辑,显著提早了其开花时间,明确了BoFLCs的基因功能。以晚花甘蓝自交系20-2221(P_(1),BoFLCs-w)和中早花甘蓝自交系20-2229(P_(2),BoFLCs-z)为亲本,构建BC_(1-2)P_(2)和BC_(2)F_(1)分离群体。通过序列比对分析,发现BoFLC_(1)、BoFLC3和BoFLC5在双亲间均存在序列差异,并根据这些差异序列开发了其特异性分子标记。利用BoFLCs特异性分子标记对BC_(2)F_(1)群体进行筛选,最终获得1个包含BoFLC_(1)-w/w、BoFLC5-w/w纯合单倍型以及BoFLC3-w/z杂合单倍型的植株(BC_(2)F_(1)-29),其抽薹时间和开花时间分别比回交亲本20-2229晚8.00 d和13.00 d;4个包含BoFLC_(1)-w/w、BoFLC3-w/w纯合单倍型以及BoFLC5-w/z杂合单倍型的植株(BC_(2)F_(1)-55、BC_(2)F_(1)-119、BC_(2)F_(1)-121和BC_(2)F_(1)-163),平均抽薹时间和开花时间比20-2229分别晚9.75 d和(13.50 d;3个包含BoFLC_(1)-w/w、BoFLC3-w/w)和BoFLC5-w/w纯合单倍型的植株(BC_(2)F_(1)-82、BC_(2)F_(1)-106和BC_(2)F_(1)-192),平均抽薹时间和开花时间分别比20-2229晚11.33 d和15.67 d。本研究开发了BoFLCs特异性分子标记,并实现了BoFLCs优异基因型的高效聚合,改良了亲本20-2229的抽薹性。

陆地棉TRM基因家族的鉴定及纤维品质相关优异单倍型分析

【目的】鉴定陆地棉TRM基因家族序列及理化性质,分析与棉纤维品质相关的优异单倍型基因差异。【方法】利用生物信息学分析陆地棉TRM基因家族进化关系、理化性质和聚类表达;利用基因单倍型效应分析筛选调控纤维品质性状(纤维长度、比强度、马克隆值)的候选基因。【结果】陆地棉TRM基因家族编码的氨基酸为376~1093,等电点为4.64~9.56。亚细胞定位预测发现多达60个陆地棉TRM基因家族定位于细胞核中。TRM基因家族含有较多的光响应、激素响应、胁迫响应和生长发育相关的元件。60个TRM基因家族在纤维发育时期优势表达,调控棉花纤维发育。每个基因的单倍型个数为1~8,并筛选到纤维长度、强度以及马克隆值相关的优异单倍型TRM基因分别有14、18和15个,其中有11个基因同时具有长度、强度、马克隆值3种改良纤维品质的优异单倍型。GH_D09G0775的Hap_4单倍型和GH_D03G1434的Hap_3单倍型在增加纤维长度、强度的同时降低了马克隆值。【结论】在陆地棉(Gossypium hirsutum L.)中鉴定出75个TRM基因家族成员分布在24条染色体上,系统进化将其分为ClusterⅠ~Ⅲ3个亚族。

温热玉米种质间穗长基因RSH2的遗传结构变异与优异单倍型分析

鉴定穗长相关基因并揭示其遗传结构变异和优异单倍型,对深度剖析玉米产量形成的遗传机制和基于分子辅助的产量性状改良具有十分重要的理论意义和实践应用价值。本研究在前期图位克隆穗长相关基因RSH2的基础上,以西南地区玉米育种实践中广泛利用的120份温热玉米自交系组成的关联分析群体为材料,利用传统测序技术鉴定RSH2基因在该群体中的遗传结构变异,并结合该群体在不同环境条件下的穗长表型数据,剖析该基因的遗传结构变异和优异单倍型类型。结果表明,在RSH2基因外显子区域中共检测出28个变异位点,包括24个SNPs和4个InDel,共形成17个单倍型,其中Hap_5为优势单倍型,在35份材料中均存在。候选基因关联分析发现,3个突变位点与穗长显著关联(p<0.05),位于外显子区3946 bp处存在G/A突变,编码半胱氨酸(Cysteine,C)的密码子TGC突变成编码酪氨酸(Tyrosine,Y)TAC密码子,穗长显著提高。研究表明,位点S_3946可能是RSH2基因控制穗长变异的关键功能位点,可用于后续基于分子辅助的玉米穗长性状改良。

小鼠血液中年龄相关的DNA甲基化微单倍型的筛选与验证

目的DNA甲基化微单倍型是指极短范围内多个甲基化位点的组合,其单倍型具有丰富的多样性。筛选和验证小鼠血液中年龄相关的DNA甲基化微单倍型。方法首先,构建基于小鼠参考基因组的DNA甲基化微单倍型理论数据集。其次,利用网络数据库中小鼠血液DNA甲基化高通量测序信息,采用Spearman秩相关分析方法筛选年龄相关的DNA甲基化微单倍型。最后,以验证数据集交叉验证。结果小鼠基因组中50 bp范围内的DNA甲基化微单倍型位点数量共计6787142个,由个位数的CpG位点所组成的DNA甲基化微单倍型占比98.64%。在58个小鼠血液样本中共筛选出5835个年龄相关的DNA甲基化微单倍型(Spearman秩相关检验,|rho|>0.5,P<0.01),在DNA甲基化微单倍型中占0.086%。最后,在95例独立的样本中对具有高相关性的前100个年龄相关的DNA甲基化微单倍型进行验证,最终得到44个位点。结论本研究筛选出的年龄相关的DNA甲基化微单倍型可以为后续小鼠血液表观年龄预测及衰老研究提供借鉴。

荷斯坦牛遗传缺陷单倍型检测准确性研究

为研究荷斯坦牛隐性遗传缺陷的SNP单倍型检测方法准确性,并探索在实际生产中应用单倍型检测结果的策略,本研究共选取500头中国荷斯坦母牛进行基因组芯片检测和单倍型分析,并利用分子直接检测方法进行验证。通过单倍型检测发现86头牛疑似携带8种不同的遗传缺陷,进而以ARMS-PCR(Amplification Refractory Mutation System PCR)分子检测结果作为参考标准,对这些单倍型携带者以及随机选取的64头非单倍型携带者进行了验证。结果表明,HH1和HH4位点的单倍型检测与ARMS-PCR结果完全吻合,而对于HH2、HH3、HH5、HH6、HCD和CVM缺陷,单倍型检测出现了一定数量的假阳性和假阴性结果,其中HH2和HCD的阳性预测值仅有62.5%和60.0%。研究结果证明单倍型检测对于奶牛遗传缺陷的鉴定尚存在技术局限性,在实际应用中应将单倍型检测与直接分子检测结合,建立高效、准确且低成本的奶牛遗传缺陷筛查策略。

利用转线粒体细胞模型验证鸡线粒体基因单倍型对能量代谢的影响

能量代谢对鸡的正常生长发育至关重要。细胞能量代谢平衡由细胞核基因组和线粒体基因组共同调节。然而,不同线粒体DNA单倍型与细胞核互作对鸡能量代谢水平的影响并不清楚。本研究以DF-1细胞为细胞核供体,芦花鸡原代胚胎成纤维细胞与婆罗门鸡原代胚胎成纤维细胞为线粒体供体构建转线粒体细胞,旨在分析相同细胞核背景下不同线粒体DNA单倍型对能量代谢的调控。结果表明,与DF-1比对时,芦花鸡细胞线粒体DNA比婆罗门鸡细胞线粒体DNA错义突变的数量更多,保守性更低。芦花鸡转线粒体细胞与婆罗门鸡转线粒体细胞的氧化磷酸化水平均显著低于DF-1细胞,而糖酵解水平有升高趋势,与原代细胞结果相反。此外,转线粒体细胞的相对ROS含量均高于DF-1细胞。综上所述,线粒体DNA单倍型间差异导致的核质互作可以不同程度影响细胞氧化磷酸化功能和糖酵解水平。本研究为线粒体基因组和细胞核基因组的互作提供了直接证据,为杂交育种方案构建提供了一定的理论基础。

42个微单倍型复合检测体系的构建及法医学应用

目的 基于二代测序平台(next-generation sequencing,NGS)对42个微单倍型(microhaplotype,MH)遗传标记进行复合检测体系构建与法医学验证,探讨该体系在法医物证学实践中的应用价值。方法从前期研究中筛选42个高多态性MH并构建复合检测体系(42-plexMHs),通过MiSeqFGxTM平台进行测序,对该检测体系的重复性、灵敏度、特异性、稳定性、混合样本解析能力进行验证。通过对102例中国江苏省溧阳市汉族无关个体进行群体遗传学调查,评估该体系的法医学应用价值。结果 该复合检测体系(42-plexMHs)的测序结果重复性可达100%,灵敏度低至0.062 5 ng,可耐受靛蓝(≤2 500 ng/μL)、腐殖酸(≤9 ng/μL)、血红素(≤20μmol)、尿素(≤200 ng/μL)的干扰,并可鉴定2人(1∶19)、3人(1∶1∶9)和4人(1∶1∶1∶9)的混合样本。基于102例个体数据,42-plexMHs的累积个体识别率为1-3.45×10^(-30)、累积非父排除率为1-3.77×10^(-11),平均有效等位基因数值为2.899。结论 本研究成功构建了42-plexMHs复合检测体系,该体系具有高度的重复性与灵敏度,良好的抗干扰物能力与混合物解析能力,所含MH遗传标记具有较高的多态性,兼顾族源推断同时在个体识别和亲子鉴定相关案件中具有良好应用价值。

江苏常熟地区汉族人群47个微单倍型的遗传多态性及遗传结构分析

目的探索江苏常熟地区汉族人群在47个常染色体微单倍型基因座的遗传多态性,评估应用效能及法庭科学参数。方法采用MHSeqTyper47混合DNA鉴定试剂盒进行基因座复合扩增及文库构建,使用MiSeq FGx测序平台进行测序,测得的数据应用MHTyper数据分析软件进行分析,对获得的样本遗传信息进行评估,结合千人基因组数据(1000 Genomes Project phase 3,1KG)评估群体间遗传分化指数及遗传距离,并计算法庭科学参数。结果江苏常熟地区汉族人群与1KG中的中国北京群体的遗传分化和遗传距离最小,并得到最接近的有效等位基因数(Ae),累积随机匹配概率(combined matching probability,CMP)与1KG中东亚参考人群的5个群体均接近,为1.25×10^(-36),累积非父排除概率达0.9999999999641。结论本研究报告了47个微单倍型基因座在江苏常熟地区汉族人群中的等位基因频率及遗传多态性信息,为47个微单倍型在法医学应用中提供了数据基础。另外,比较了1KG参考人群与江苏常熟地区汉族人群的多态性差异,并揭示了47个微单倍型在江苏常熟地区汉族人群中的遗传结构。总的来说,1KG中的东亚人群参考数据更符合江苏常熟地区汉族人群的遗传特征。

野生二粒小麦粒重相关基因GW2的克隆及其单倍型分析

野生二粒小麦作为普通小麦A、B基因组供体,具有遗传类型多、变异丰富,以及粒重、粒大、抗病、耐逆等优良特性,一直是小麦遗传改良重要的种质资源和基因库。GW2(grain width 2)基因是调控水稻、小麦等谷类作物籽粒重量和宽度的关键基因,对高产育种具有重要价值。为了明确野生二粒小麦GW2基因的遗传变异,挖掘其优异单倍型,本研究克隆了野生二粒小麦的GW2基因并进行了序列特征和基因结构等分析。结果显示,在野生二粒小麦中,GW2基因具有A和B两个同源拷贝,分别命名为TdGW2-A和TdGW2-B,两者均编码一个425 aa的蛋白序列,并具有一个Ring结构域。基于公共数据库的重测序数据分析发现,野生二粒小麦、栽培二粒小麦和硬粒小麦的GW2-A/GW2-B的π值分别为0.297239/0.332527、0.295072/0.296317和0.264839/0.198636,推测两个同源拷贝在四倍体小麦驯化过程中均发生了遗传瓶颈效应,其B拷贝受到的瓶颈效应更强。单倍型分析发现,TdGW2-A和TdGW2-B分别具有4种单倍型;栽培二粒小麦和硬粒小麦A拷贝具有5种单倍型,B拷贝只有3种单倍型;3种四倍体小麦的GW2-A和GW2-B主要单倍型占比分别为58%/63%、65%/83%和77%/67%,暗示驯化和人工选择趋向于主要单倍型。本研究克隆了野生二粒小麦粒重基因GW2并初步分析了其在四倍体小麦中的遗传分化和单倍型,为进一步挖掘野生二粒小麦粒重优异单倍型和功能性分子标记开发奠定了基础。

中国新疆吐鲁番地区小亚璃眼蜱遗传进化及单倍型分析

为探究中国新疆吐鲁番艾丁湖镇(后简称吐鲁番地区)小亚璃眼蜱的遗传进化特征及单倍型,本研究提取10份来自中国吐鲁番地区已经形态学鉴定为小亚璃眼蜱的DNA作为模板,采用本研究室设计的中国新疆地区优势璃眼蜱种16S r RNA基因通用引物,通过PCR进一步鉴定上述小亚璃眼蜱并测序;采用DNAMAN V 5.0软件分析吐鲁番地区10份小亚璃眼蜱16S r RNA基因与来自中国新疆(阿瓦提)、巴基斯坦、印度小亚璃眼蜱相应基因的同源性;经MEGA X软件构建小亚璃眼蜱与上述地区来源的小亚璃眼蜱16S r RNA基因的系统发育树,分析小亚璃眼蜱种的亲缘性和遗传多样性。PCR结果显示,10份小亚璃眼蜱均扩增出388 bp的目的基因片段,经BLAST比对结果显示10份样品均为小亚璃眼蜱;16S r RNA基因序列的同源性分析结果显示,本研究采集的10份小亚璃眼蜱之间的同源性最高,达99.57%,与来自巴基斯坦、印度、中国新疆(阿瓦提株MG651939)小亚璃眼蜱的同源性分别为99.55%、99.17%及99.11%;16S r RNA基因的遗传进化分析结果显示,中国新疆吐鲁番的小亚璃眼蜱1、3、9及10聚为一小支,遗传距离较近;小亚璃眼蜱2、4~8与巴基斯坦、印度及中国新疆小亚璃眼蜱聚为一大支,遗传距离较近。提示,中国吐鲁番地区的小亚璃眼蜱可能来自巴基斯坦。采用DNA SP V5.0软件统计吐鲁番及上述国家或地区小亚璃眼蜱的单倍型数量(Np)、单倍型多样性(Hd)及核甘酸多样性(pi);采用Popart v1.7软件构建吐鲁番及上述国家或地区小亚璃眼蜱的单倍型网络图。结果显示,来自4个不同国家或地区小亚璃眼蜱的Np为8,分别为Hap_1~Hap_8,Hd为0.572、pi为0.01156。与其他3个地区相比,中国吐鲁番地区小亚璃眼蜱的Np最高为7、Hd为0.911、pi为0.02593。小亚璃眼蜱单倍型网络图显示,在4个国家或地区小亚璃眼蜱仅共享单倍型Hap_1,其他3个地区存在单倍型Hap_2~Hap_8。中国吐鲁番地区小亚璃眼蜱不仅共享单倍型Hap_1,还存在单倍型Hap_3~Hap_8。上述结果表明吐鲁番地区小亚璃眼蜱可能来源于中国新疆阿瓦提地区及巴基斯坦,且其遗传多样性较为丰富。本研究为了解蜱种群间的种属鉴定和遗传进化关系等提供参考依据。

微单倍型遗传标记的研究进展及在动物保护上的应用潜力

新型遗传标记微单倍型,凭借高稳定性、无“stutter”峰干扰、高多态性、短扩增片段和SNP位点需求量少等显著优势逐渐受到法医物证学、种群遗传学等领域研究人员的关注,并在亲缘关系分析与亲子鉴定方面得到较好应用。本文逐一综述了微单倍型的发展、命名规则与筛选标准等,回顾了微单倍型数据获取、分析与检测的研究进展,首次对微卫星、SNP和微单倍型3种遗传标记进行了全面比较,并介绍了微单倍型遗传标记在动物学领域的应用潜力及面临的挑战与机遇,期冀为相关研究提供参考。

薏苡ClSAD、ClFAD2基因单倍型鉴定与相关脂肪酸关联分析

薏苡仁油是薏苡仁主要功能性物质之一,脂肪酸是其重要组成部分。以中国9个省份的190份薏苡种质为材料,检测其种仁硬脂酸、油酸、亚油酸含量,分析ClSAD、ClFAD2基因序列多态性并鉴定单倍型,进行脂肪酸含量单倍型关联分析。结果表明,不同薏苡种质种仁3种脂肪酸含量存在广泛变异,变异系数为15.84%~23.05%,遗传多样性指数为5.22~5.23,其中油酸含量最高,硬脂酸含量最低,各脂肪酸组分间呈极显著正相关。ClSAD和ClFAD2内部各有14个和3个SNP,分别鉴定到5个单倍型组合,ClSAD基因单倍型Hap3和ClFAD2基因单倍型Hap1分别与参考基因组一致。ClSAD基因单倍型Hap3与硬脂酸含量显著关联且具有负效应,利于硬脂酸向油酸转化。ClFAD2基因单倍型Hap1利于亚油酸的积累,而Hap2与亚油酸酸含量显著关联且具有负效应,不利于亚油酸的合成。在2个基因内部各鉴定到1个关键SNP位点,分别是形成SAD和FAD2酶活性差异的关键位点。研究结果将为高油薏苡优良品种的选育、分子标记开发和相关分子机制解析提供理论基础。

基于靶向捕获测序的猪单倍型基因组选择效果研究

【目的】探索靶向捕获测序技术的猪单倍型基因组选择研究效果,为我国猪分子育种提供借鉴。【方法】收集了1267头大白猪的生长性能测定记录和800头大白猪的繁殖记录,利用基于靶向捕获测序技术(genotyping by target sequencing,GBTS)开发的猪50K液相芯片(液相50K)以及靶向捕获重测序数据进行基因型分型,对靶向捕获重测序数据进行单倍型分析,比较固定SNP数目、固定物理间距和靶向block三种单倍型区块划分方法以及单个SNP数据的基因组选择准确性。其中靶向block方法是基于靶向捕获测序技术设计的一种单倍型区块划分方法,通过将靶位点与其上下游400 bp内SNP(mSNP)组合为一个block的方式构建单倍型。本研究对每个单倍型区块采用Beagle5.1进行单倍型推断后,将不同单倍型重新编码为单倍型等位基因,然后利用单倍型剂量模型构建单倍型基因型矩阵,采用一步法模型(ssGBLUP),估计达百公斤体重日龄(AGE)、百公斤活体背膘厚(BF)和总产仔数(TNB)三个性状的基因组育种值。对两个生长性状(AGE和BF)使用双性状动物模型进行估计,对总产仔数性状使用单性状重复力模型。使用年轻群体验证和5倍交叉验证两种验证方法,计算基因组估计育种值与育种值之间的相关系数和基因组估计育种值对估计育种值的回归系数,分别评价单倍型基因组预测准确性和无偏性。【结果】年轻群体作为验证群体的基因组预测结果表明,相较于液相50K SNP,基因型质量控制后,靶向捕获重测序标记数由液相50K的42302增加到了88105,但其对三个性状的基因组选择准确性反而有所下降。通过靶向block方法划分的单倍型区块平均包含SNP 2.08个、单倍型等位基因5.67个。基于三种单倍型区块划分方法进行的单倍型基因组选择准确性都得到了提高,其中靶向block提升幅度最大,AGE、BF和TNB三个性状准确性比液相50K分别提高了4.80%,1.98%和6.04%,靶向block多数情况下基因组预测无偏性最优。交叉验证结果与年轻群体验证相似,靶向block方法相较于单标记SNP和其他单倍型区块划分方法均有一定优势,固定间距400 bp划分单倍型的基因组选择效果与靶向block单倍型接近但计算时间增加;固定2个和5个SNP单倍型区块划分方法单倍型基因组预测准确性较单个SNP均有一定提升,但低于靶向block单倍型。【结论】由于液相芯片标记的特点,靶向重测序数据mSNP与液相50K SNP芯片标记多数处于高度连锁不平衡状态,利用靶向block划分的单倍型基因组选择准确性优于50K SNP以及其他两种单倍型区块划分方法,进一步利用了液相芯片的技术优势,拓宽了基于GBTS技术的液相芯片在基因组分析方面的应用。

云上黑山羊11号染色体单倍型构建及与产羔性状的关联性分析

为挖掘新的云上黑山羊高繁品系选育分子标记,研究选取前期GWAS分析获得的位于11号染色体上2个与产羔性状潜在关联位点附近区段内的103个SNPs进行单倍型构建,并与产羔性状进行关联分析。结果显示:位点rs26823728上下31 028 376~32 965 139 bp区段内构建出3个单倍型块(b1、b2、b3)11种单倍型,位点rs268284511上下47 008 354~48 991 484 bp区段内构建出6个单倍型块(d1、d2、d3、d4、d5、d6)21种单倍型;关联分析结果表明,单倍型d1-GG、d2-AA与第2胎产羔数有极显著关联,对该性状具有上调作用,而单倍型d2-TG与第2胎产羔数也有极显著关联,但对该性状具有下调作用;单倍型d6-AGCA与第2胎产羔数关联显著,对该性状具有上调作用,而单倍型d6-AGCC与平均胎产羔数关联显著,对该性状具有下调作用。综上,本研究从云上黑山羊11号染色体上筛选出4个与产羔性状显著关联的单倍型、8个位点并注释到SMYD1、RMND5A、GNLY、SFTPB和USP39 5个基因上。

低剂量ATG联合低剂量PTCY预防单倍型相合移植患者移植物抗宿主病的回顾性分析

目的 回顾性分析低剂量抗胸腺细胞球蛋白(antithymocyte globulin, ATG)联合低剂量移植后环磷酰胺(post transplantation cyclophosphamide, PTCY)预防单倍型相合移植患者移植物抗宿主病(graft versus host disease, GVHD)的疗效及安全性。方法 收集2022年1月至2023年2月在中国人民解放军联勤保障部队第九二○医院血液科行单倍型相合移植的90例患者资料,按照研究对象接受不同的GVHD预防方案分为研究组和对照组,研究组为低剂量ATG联合低剂量PTCY组,总共47例;对照组为标准剂量PTCY组,总共43例。对两组患者的植入情况、GVHD的发生情况、生存情况等指标进行分析。结果 (1)两组患者均成功植入,研究组中性粒细胞植入的中位时间显著短于对照组(11 vs 17 d,P<0.05)、血小板植入的中位时间显著短于对照组(12 vs 20 d,P<0.05)。研究组Ⅱ~Ⅳ度aGVHD发生率显著低于对照组(12.8%vs 34.9%,P<0.05)、Ⅲ~Ⅳ度aGVHD发生率显著低于对照组(6.4%vs 20.9%,P<0.05)、非复发死亡率显著低于对照组(6.4%vs 20.9%,P<0.05)、出血性膀胱炎的发生率显著低于对照组(12.8%vs 34.9%,P<0.05)。(2)截至研究结束,两组轻度cGVHD的发生率、中重度cGVHD的发生率、复发率、EB病毒及巨细胞病毒再激活率、总生存率、无进展生存率差异均无统计学意义。结论 对于单倍型相合移植而言,低剂量ATG联合低剂量PTCY方案具有较低的GVHD发生率、非复发死亡率、出血性膀胱炎发生率及植入较快的优势。