基于酶切的简化基因组测序在水禽品种进化关系研究中的应用

以基于酶切的简化基因组测序技术对5个鹅品种[狮头鹅(ST)、溆浦鹅(XP)、皖西白鹅(WX)、豁眼鹅(HY)、朗德鹅(LD)]进行测定,通过序列比较发现品种间存在SNP,在分析品种群体遗传参数的基础上,建立系统发生树。研究结果表明,所有样本酶切位点在20万左右,测序覆盖度在10%以上。狮头鹅群体平均突变位点26 172个,溆浦鹅群体34 153个,皖西白鹅群体35 179个,豁眼鹅群体为29 182个,朗德鹅群体18 675个。朗德鹅与其他鹅品种的Fst均在0.08以上,说明朗德鹅和其他鹅品种序列差异较大,狮头鹅与其他3个白鹅品种之间的Fst在0.04左右,3个白鹅品种的Fst较小。系统发生树分析表明,5个鹅品种大致分为三大类,溆浦鹅和狮头鹅聚为一类,皖西白鹅和豁眼鹅聚为一类,朗德鹅单独为一类。品种之间存在大量的SNP,该研究为鹅品种识别和进化提供依据。

基于简化基因组测序宽鳍鱲的微卫星分子标记及遗传多样性分析

【目的】建立基于简化基因组测序(2b-RAD)宽鳍鱲(Zacco platypus)的微卫星分子标记,并进行遗传多样性分析,为有效开展宽鳍鱲品种间遗传多样性分析和分子育种,挖掘和利用宽鳍鱲种质资源提供参考。【方法】利用限制性内切酶EcoRⅠ打断基因组DNA,每个样本分别进行物理打碎,选取300~700 bp插入片段文库,利用Illumina HiSeq PE150测序平台进行双末端(Paired-End)测序获得海量遗传多态性标签序列。【结果】2b-RAD筛选宽鳍鱲的微卫星位点得到两端各留100 bp作为引物的SSR数量为41018个,带有引物片段的SSR数量为1522个,片段引物的设计率为37.1%,构建的文库质量较高,测序深度达高准确度下的分型标准。在筛选的64个微卫星位点中,有14个位点(21.88%)具有多态性,由于存在无效等位基因,有3个位点(Zpla08、Zpla09和Zpla10)显著偏离Hardy-Weinberg平衡(P<0.05),因此选用其中的11个微卫星位点分析宽鳍鱲群体遗传多样性。基于11个微卫星DNA位点的分析表明,宽鳍鱲7个群体的平均等位基因数(N_(A))为3.66,平均Shannon;s信息指数(I)为0.689,平均观测杂合度(H_(O))为0.315,平均期望杂合度(H_(E))为0.354,平均多态信息含量(PIC)为0.409。【结论】基于简化基因组测序(2b-RAD)开发宽鳍鱲的微卫星分子标记可用于评估野生宽鳍鱲种群的遗传多样性、遗传结构和物种鉴定。宽鳍鱲基因组DNA 14个微卫星位点中有11个微卫星位点具有中高多态性,3个位点(Zpla08、Zpla09、Zpla10)偏离Hardy-Weinberg平衡,在群体遗传研究中应慎用。

基于简化基因组测序技术的油茶SNP标记开发及指纹图谱构建

【目的】基于简化基因组,挖掘油茶单核苷酸多态性(SNP)位点,筛选可用于油茶种质鉴定的简化SNP组合位点,构建SNP指纹图谱,建立一种快速准确鉴定广西油茶主栽良种苗木的SNP分子标记方法。【方法】以12个油茶无性系种质的两个重复共24份油茶标准样本为材料,采用ddRADseq流程进行文库构建,使用BWA将过滤后的测序数据比对到已发布的南荣油茶Camellia oleifera var.“Nanyongensis”参考基因组上,利用GATK进行SNP位点筛选,ANNOVAR软件进行SNP位点注释,STRUCTURE软件进行群体结果分析,使用PLINK进行主成分分析;利用R语言,使用条件随机筛选法(CRS),筛选能够区分出油茶种质的最简SNP组合,绘制指纹图谱。【结果】测序数据质量良好,可用于SNP分子标记位点的开发筛选。与参考基因组比对后,共获得622064个为SNP标记位点,其中无基因型缺失的SNP位点40147个,多态性信息含量(PIC)大于0.35的SNP位点2094个,前后60 bp碱基保守无变异的SNP位点共184个。最终筛选出可以将12个油茶无性系种质区分开的15个核心SNP标记位点组合,并以此绘制出SNP指纹图谱。【结论】基于简化基因组,建立了广西主要栽培油茶种质的SNP标记开发和指纹图谱绘制的方法,为苗期油茶种质的快速准确鉴定提供了理论依据和技术指导,助力规范油茶苗木市场,促进油茶产业健康发展。

基于简化基因组测序评估陇南山羊群体遗传多样性和群体结构

该试验旨在利用简化基因组测序(specific-locus amplified fragment sequencing, SLAF-seq)分析陇南山羊群体遗传多样和群体结构,为陇南山羊后续保种计划的制订提供依据。该研究对50只陇南山羊(公、母各25只)进行全基因组SNP检测;计算观测杂合度(Ho)、期望杂合度(He)、多态信息含量(PIC)、香浓维纳指数(SHI)、基因多样性指数(Nei)及次要等位基因频率(MAF)等6个指标进行遗传多样性评估。结果表明,50只陇南山羊共检测到655514个SNPs位点。陇南山羊的Ho、 He、 PIC、 SHI、 Nei及MAF指标值分别为0.193、0.286、 0.236、 0.449、 0.290、 0.200,说明该群体遗传多样性较低。陇南山羊群体LD值较低,衰退速度较快,说明该群体并未受到过强烈的人工选择压力。此外,PCA与系统发育树结果均表明陇南山羊群体内部出现分化,可分为2个大的亚群。陇南山羊群体平均IBS遗传距离为0.7391,结合亲缘关系G矩阵热图,表明陇南山羊群体大部分个体亲缘关系较远。50只陇南山羊个体共检测到47206个ROH,平均ROH长度37.86 Mb,基于ROH的近交系数FROH范围为0.0535~0.2574,平均FROH值为0.1472,说明陇南山羊群体存在近交风险。可见,陇南山羊内部存在分化,可分为2个大的亚群,陇南山羊群体遗传多样性较低,部分个体间存在较大的近交风险,可能需要采取保种措施保护陇南山羊遗传资源。

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。

基于限制性内切酶的简化基因组测序在家禽基因组研究中的应用现状

随着第二代测序技术(Next-generation sequencing technology,NGS)的出现与不断革新,生命科学领域的研究发生了巨大的改变和进步。简化基因组测序(Reduced-represen-tation genome sequencing,RRGS)是利用合适的限制性内切酶消化目标基因组以降低基因组复杂度,减少测序位点,可高性比地开发高密度SNPs,操作简单。目前,已报道的基于限制性内切酶的简化基因组测序方法包括RRLs、RAD和GBS以及基于这些方法的改进版本,如dd RAD、dd GBS和2b-RAD等。该技术在鸡、鸭和火鸡等家禽基因组方面的研究得到了广泛应用且获得一定成果。文章比较了RRGS几种方法,综述了该技术在家禽基因组研究中的应用现状,旨在为今后有关方面的研究提供借鉴和参考依据。

基于酶切的简化基因组测序在绵羊品种进化关系研究中的应用

以基于酶切的简化基因组测序技术对3个绵羊品种(滩羊(TY)、蒙古羊(MGY)、湖羊(HY))进行测定,通过序列比较发现品种间存在SNP,在分析品种群体遗传参数的基础上,建立系统发生树。结果表明,滩羊的SNP位点平均数为24 008个,湖羊SNP位点平均数为23906个,蒙古羊SNP位点平均数为23 306个。系统发生树分析表明,3个绵羊群体未能明确分类。基于个体间的SNP差异程度,利用PCA分类成2个亚群,蒙古羊和湖羊聚为一类,滩羊单独为一类。通过样本的群体结构,推翻了3个绵羊群体来自于同一祖先的说法。品种之间存在大量的SNP,该研究为地方绵羊识别和进化提供依据。

宏基因组二代测序在实体器官移植感染防控中的应用

器官移植已成为多种终末期疾病的有效治疗手段,但器官移植受者术后需长期服用免疫抑制药,导致免疫功能低下,使得细菌、病毒和真菌感染的发生率相对较高。以病原学培养、免疫学检测和聚合酶链反应为代表的传统微生物检测方法被广泛用于感染检测,但存在耗时长、需预先假定病原体等问题。宏基因组二代测序由于具有病原体检出率高、对病原谱检测全面的优点,近年来被广泛应用于器官移植领域的感染防控。本文就宏基因组二代测序技术在实体器官移植感染防控上的应用现状进行综述,以期对移植相关感染的诊断和治疗提供参考。

基于简化基因组测序的永登七山羊遗传多样性分析

旨在通过简化基因组测序(specific-locus amplified fragment sequencing,SLAF-seq)技术分析永登七山羊群体遗传多样性和群体结构,为永登七山羊作为新发现资源申报提供支撑。本研究以甘肃省4个地方绵羊群体(每个群体随机选取10只成年健康母羊)作为研究对象,利用SLAF技术检测全基因组范围内的单核苷酸多态性位点(SNPs)。通过perl编程计算观测杂合度(Ho)、期望杂合度(He)、多态信息含量(PIC)、香浓维纳指数(SHI)和基因多样性指数(Nei)等5个遗传多样性指标;PopLDdecay软件分析每个品种连锁不平衡情况;elgensoft软件进行主成分分析(PCA);mega x软件构建4个绵羊品种的系统发育树;structure软件进行群体遗传结构分析;gcta软件进行亲缘关系分析。结果表明,40只绵羊个体共检测到1658596个SNPs位点,其中大部分SNPs位点位于基因间区域。永登七山羊群体Ho、He、PIC、SHI、Nei指标值分别为0.082、0.277、0.221、0.411和0.305,且永登七山羊的连锁不平衡系数较高,衰减速度较慢,说明永登七山羊群体遗传多样性低;永登七山羊与滩羊、兰州大尾羊和岷县黑裘皮羊之间的遗传分化系数(F_(st))分别为0.0906、0.0980和0.1045,表明永登七山羊与其他3个品种之间分化程度较高;PCA显示,群体间聚类模式差异明显,可将永登七山羊与兰州大尾羊、滩羊和岷县黑裘皮羊区分开;系统发育树结果表明,兰州大尾羊独自聚为一大支,永登七山羊和滩羊聚为另一大支,亲缘关系较近,随后永登七山羊逐渐分离出来独自聚为一小支;structure分析表明,K=2为最优分群数,即4个群体来自两个原始祖先,随着K值逐渐增加,部分永登七山羊个体发生分离,与其他品种遗传背景差异明显。亲缘关系热图显示,每个亚群个体之间亲缘关系较低。结果提示,永登七山羊与兰州大尾羊群体遗传多样性低,永登七山羊与滩羊、兰州大尾羊和岷县黑裘皮羊之间分化明显,这为进一步挖掘永登七山羊种质资源特性提供了理论数据。

基于简化基因组测序揭示水角的濒危机制

物种的遗传多样性是决定物种适应性和生存能力的关键因素。生境片段化是造成生物多样性丧失的重要因素之一,对植物种群的遗传多样性有着重要影响。水角(Hydrocera triflora)作为一种濒危植物,其遗传多样性状况和濒危机制尚未有报道。该文收集了水角7个种群共计34个样本,利用简化基因组测序技术(RAD-seq)获得了单核苷酸变异位点(SNP)。通过种群遗传多样性和遗传结构的分析,并结合种群历史动态分析和不同气候情景下物种潜在分布区预测,探讨了水角的濒危机制。结果表明:(1)水角遗传多样性较低(H_(o)=0.1569、H_(e)=0.1654、π=0.1865),遗传分化系数较高;AMOVA分析表明,遗传变异主要发生在种群内。(2)Mantel检测表明环境距离与遗传距离、地理距离均呈显著正相关,分别为P=0.0412和P=0.0082。(3)水角的有效种群大小从全新世中期开始持续下降,与琼北火山群的喷发时间一致。(4)与当代气候相比,虽然在未来气候变化下水角的潜在分布区总面积变动不大,但在高CO 2排放的情景下,大量的高适生区将会丧失并转化为低适生区,特别是位于马来群岛的适生区几乎完全消失。该研究结果表明,生境片段化导致了水角较低的遗传多样性和有效种群大小的持续下降。因此,自身更新能力低以及人为活动干扰、城市化等不利的环境条件是导致其濒危的主要原因。建议加强对水角的就地保护,采用人工授粉等方法提高其基因流以增加其种群的遗传多样性,同时,要着重保护湿地免遭破坏。

基于简化基因组测序技术的喜马拉雅旱獭遗传多样性分析

为揭示喜马拉雅旱獭(Marmota himalayana)的遗传进化机制,基于双酶切RAD(dd-RAD)测序技术,对青海省3个地区(乐都、玉树、黄南)44例喜马拉雅旱獭简化基因组测序分析,通过SNP位点刻画其遗传特性,构建系统进化树,分析种群结构特征,从基因水平分析不同地区个体之间的遗传进化关系。结果显示:3个地区喜马拉雅旱獭共获得19 279 845个SNP位点,具有丰富的遗传多样性,各地区喜马拉雅旱獭的观测杂合度(Ho)为0.236~0.269,期望杂合度(He)为0.232~0.254。3个地区中,乐都和玉树的喜马拉雅旱獭杂合过度(He>He),黄南地区的多态信息量最大、有效等位基因数更接近等位基因数,表明其基因纯化程度和多态性高、等位基因分布较均匀;系统发育树将黄南样品分为2个遗传分支,乐都和玉树聚为1支。研究结果可为研究喜马拉雅旱獭比较基因组学和旱獭属动物的资源合理利用提供参考依据。

基于简化基因组的上海水牛遗传结构分析和家系鉴定

为提高上海水牛的育种效率和遗传种质资源丰富度,采用基因测序分型(genotyping by sequencing,GBS)技术对80头上海水牛进行基因组测序,质控后获得高质量的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP),进行群体亲缘关系以及近交系数分析。结果显示:从80头上海水牛的24条常染色体和1条性染色体上共检出的99963个高质量SNP位点、874个连续纯合片段(runs of homozygosity,ROH);80头上海水牛分为2个大支(家系),A1和A2属于第一大支(家系A),包含9头公水牛、18头母水牛;B1、B2和B3属于第二大支(家系B),包含16头公水牛、37头母水牛。基于ROH测算近交系数的结果显示:25头公水牛和55头母水牛的平均近交系数分别为0.0145和0.0114。本研究构建了上海水牛家系,揭示了上海水牛的近交状态,为上海水牛繁育工作提供了科学依据。

基于简化基因组测序的大黄鱼耐高温性状全基因组关联分析

利用Illumina HiSeq^(TM) 2500测序平台,对通过高温胁迫实验筛选得到的20尾耐高温和20尾不耐高温的大黄鱼(Larimichthys crocea)进行了简化基因组测序(SLAF-seq),每个样本的平均测序深度达到10.26×,共获得419211个高质量的群体单核苷酸多态性(SNP)位点。利用TASSEL软件的混合线性模型(MLM)进行全基因组关联分析(GWAS),共筛选到38个与大黄鱼耐高温性状显著相关的SNP位点(P<2.39E–08)。利用BLAST程序定位每个SNP位点在大黄鱼基因组中的位置,并分析其周围的功能基因。结果在38个SNPs附近共找到26个已知的功能基因,这些基因主要与细胞转录、代谢、免疫等功能相关。研究结果可为下一步大黄鱼耐高温分子机制解析及耐高温品种的选育提供参考。

基于简化基因组测序技术的番茄雄性不育基因定位

【目的】获得番茄雄性不育基因的候选基因,提高番茄雄性不育基因定位的准确性,为该雄性不育基因的克隆及功能机制研究提供理论基础。【方法】以一个与苗期绿茎基因紧密连锁的花粉败育型材料为母本,以一个苗期紫茎可育系为父本,通过集群分离(BSA)法分别建立30个F2单株的不育和可育DNA池,基于简化基因组测序(SLAF-Seq)技术检测足够量的简化基因组扩增片段,通过关联分析,获得目标雄性不育基因的候选区域,并利用GO数据库对关联区域内的基因进行功能注释。【结果】通过SLAF测序共获得20.27 Mb的序列量;共获得103 250个SLAF标签,标签整体平均深度达160.39倍;完成了2个混合池间SLAF标签标记的多态性分析,共获得多态性标记6 892个;利用2个混合池进行关联分析,共得到8个与目标雄性不育基因相关的候选区域,区域平均大小为0.29Mb,区域内共有27个差异标记,146个候选基因。【结论】利用SLAF测序技术对番茄雄性不育基因进行了初步定位。

基于RAD-seq简化基因组测序评价鹿苑鸡不同保种群保种现状

本研究旨在评价基因库与保种场两个鹿苑鸡保种群的保种现状。利用RAD-seq简化基因组测序鉴定基因库与保种场两个鹿苑鸡群体的SNP标记,通过计算遗传统计量,比较分析两个群体的遗传差异。结果,经过两步数据质控,在基因库与保种场两个鹿苑鸡群体中分别鉴定出SNPs标记395 021个和428 314个,两个群体的平均杂合度Ho分别为0.211 1和0.206 8,群体间的遗传分化系数Fst为0.005 6;在Structure模型聚类分析中两个群体始终聚为一类,没有个体分离出来,表明两个鹿苑鸡群体未发生显著遗传分化(P>0.05)。两个群体的近交系数Fis分别为0.178 8和0.193 5,相对较高的近交水平可能是由于起始基础群规模较小(抢救性保护)所导致的。进一步的选择信号分析发现,两个鹿苑鸡群体在1、2、5、Z等染色体区域(位点)上存在一定分化,通过F_(st)和θ_π检验鉴定出58个受选择区域,筛选到96个受选择候选基因。GO和KEGG分析表明,这些差异基因主要富集在能量代谢、信号传递、应激免疫反应等调控通路。利用全基因组SNP标记信息可以更全面地评价保种现状,研究结果为进一步优化鹿苑鸡保种技术方案提供了依据。

简化基因组测序技术研究进展

随着高通量测序技术的快速发展,简化基因组测序技术作为一种高效标记开发技术得到了广泛应用.现代简化基因组测序技术主要划分成简化代表库、特异性位点扩增片段测序技术以及基于限制性酶切的简化基因组测序技术,针对此3种类型的技术,综述其在群体遗传学、遗传图谱构建及数量性状位点定位等方面的研究进展.

基于RAD-seq简化基因组测序的河南斗鸡遗传进化研究

研究旨在基因组水平上揭示河南斗鸡的遗传进化机制。利用RAD-seq简化基因组测序鉴定河南斗鸡与其他18个地方鸡种、2个引入肉鸡品种的SNP标记,计算遗传统计量,分析河南斗鸡的遗传多样性和遗传结构,鉴定受选择基因。结果表明,在河南斗鸡中鉴定出SNP标记259,412个。与其他18个地方鸡种相比,河南斗鸡的观察杂合度Ho(0.1560)和核苷酸多样度Pi(0.1752)均为最低,近交系数Fis为0.1099,遗传多样性相对匮乏;河南斗鸡的平均遗传分化系数Fst最高(0.2187),平均基因流Nm最低(0.9017),在以引入品种为外群的系统发育树中形成一个独立的分支。通过Fst和θπ检验,在河南斗鸡中鉴定出24个受选择区域、129个受选择基因。GO和KEGG分析表明这些受选择基因主要富集在能量代谢、神经系统发育、运动行为、微管细胞骨架等生物学通路。

简化基因组测序评价高邮鸭保种效果的研究

研究旨在评价高邮鸭原种场的保种效果,为高邮鸭保种提供理论依据。利用简化基因组测序方法ddRAD鉴定高邮鸭原始群体(GS)和原种场群体(GC)的SNP标记,比较分析两个群体的遗传多样性差异,并使用遗传分化指数(F_(ST))和核苷酸多样性比值(π ratio)比率联合筛选选择信号区域及其相关基因,对得到的受选基因进行GO和KEGG功能富集分析。结果显示:与原始群体相比,原种场群体遗传杂合度保持不变,近交系数有所下降;原种场群体与环境应激和甲基化调控相关的基因受到了一定程度的选择。结果表明高邮鸭原种场群体保种效果较好,可以继续沿用现有的小群保种方法。

基于简化基因组测序评价太湖鹅不同保种场的保种效果

旨在评价太湖鹅原种场和国家水禽基因库的保种效果,为进一步更好地对太湖鹅进行保种打下理论依据。利用ddRAD简化基因组测序方法鉴定太湖鹅原始群体(TS)、原种场群体(TC)和基因库群体(TK)的SNP标记,比较分析3个群体的遗传多样性差异,并使用遗传分化系数FST和核苷酸多样性π比值联合筛选选择信号区域及其相关基因,对得到的受选基因进行GO和KEGG功能富集分析。结果发现,与原始群体相比,原种场群体和基因库群体的遗传杂合度均有降低,近交系数上升,且基因库群体与原始群体、原种场群体有中度分化的趋势。原种场群体的脂类代谢相关基因受到了一定程度的选择。结果表明,原种场群体和基因库群体应适当增加保种群数量,避免近交系数上升过快,且基因库群体应加强与原种场群体的基因交流,避免与原始群体、原种场群体的过度分化。

简化基因组测序技术及其在海洋生物研究中的应用

传统开发遗传标记的方法通常会消耗大量的人力、物力和时间,伴随着高通量测序技术的飞速发展,一种高效的标记开发技术即简化基因组测序技术开始得到广泛应用.简化基因组测序技术可以在一次实验中获得成千上万的遗传标记,建库过程简易,成本较低.其通过实验手段降低基因组的复杂度,仅对部分基因组进行测序,随后在该部分获得的基因组开发分子标记.基于酶切的简化基因组测序技术可分为三大类:简化代表库测序、限制性酶切位点相关DNA测序和低覆盖度的分型测序.在海洋生物研究中,简化基因组测序技术已被广泛应用于群体遗传学、系统进化学、适应性进化、遗传图谱构建及数量性状位点定位等研究领域.