基于简化基因组测序(Super-GBS)的子午岭黑山羊保种群遗传结构评估

旨在分析子午岭黑山羊的群体遗传多样性和亲缘关系以及家系结构,为子午岭黑山羊的保护和利用提供依据。本研究通过简化基因组测序(super-genotyping by sequencing,Super-GBS)技术对99只(10公/89母)成年子午岭黑山羊进行全基因组SNP检测。利用Plink软件计算观测杂合度(Ho)、期望杂合度(He)、多态信息含量(PIC)、核苷酸多样性(Pi)、有效等位基因数(Ne)及次要等位基因频率(MAF)等6项遗传多样性指标;GCTA软件进行主成分分析及基因组亲缘关系G矩阵构建;Plink软件构建IBS遗传距离矩阵,R语言绘制热图;PHYLP构建系统发育树;detect RUNS工具检测ROH。结果表明,99只子午岭黑山羊个体共检测到996042个SNPs。子午岭黑山羊群体的PIC、Pi、Ne及MAF值分别是0.161、0.193、1.295、0.130,且Ho(0.167)低于He(0.192),说明子午岭黑山羊群体遗传多样性较低。G矩阵和IBS遗传距离结果均表明子午岭黑山羊群体间大部分个体间亲缘关系较远。主成分分析结果揭示子午岭黑山羊群体内部不存在明显分化,系统发育树结果说明子午岭黑山羊群体公羊可大致分为6个家系,所有家系公羊数量较少。子午岭黑山羊群体的近交系数FROH为0.0496,说明子午岭黑山羊群体内部近交程度相对较低。综上所述,子午岭黑山羊群体遗传多样性较低,大部分个体间亲缘关系较远,群体内近交程度较低,后期应注意后代的选育,避免血统流失。

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。

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。

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.

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。

基于高通量测序的沼泽山雀简化基因组微卫星位点的开发

沼泽山雀是一种广域分布物种,目前关于该物种的微卫星位点信息较少.高通量测序技术因其获得微卫星序列更加低廉、高效而逐渐被用于微卫星筛选当中.实验选取Illumina Mi Seq高通量测序平台对沼泽山雀简化基因组进行了测序,共得到2.84M读长,共开发113 519个SLAF标签;利用MISA对所得的112 558条有效序列进行微卫星片段搜索,最终成功搜索出2 471个微卫星位点,总分布密度为870.07个/M.大量的微卫星位点为微卫星的进一步筛选提供了丰富的材料,有利于沼泽山雀后续遗传学水平方面的研究.

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RAD-seq简化基因组测序的金湖乌凤鸡遗传进化研究

利用RAD-seq简化基因组测序鉴定金湖乌凤鸡与其它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,分析金湖乌凤鸡的遗传多样性和遗传结构,鉴定受选择基因.结果表明,在金湖乌凤鸡中鉴定出SNP标记325 531个,SNP标记在染色体上均匀分布.金湖乌凤鸡的观察杂合度Ho为0.213 6、核苷酸多样度Pi为0.240 4,近交系数Fis为0.111 6,与其它18个地方鸡种相比遗传多样性较为丰富;金湖乌凤鸡的平均遗传分化系数Fst为0.155 6,平均基因流Nm为1.398 2,在系统发育树中形成一个相对独立的分支.通过Fst和θπ检验,在金湖乌凤鸡中发现23个受选择区域,包含104个受选择基因,功能分析表明这些受选择基因主要富集在代谢过程、发育过程、细胞信号转导等生物学通路.

基于RAD-seq简化基因组测序估算狼山鸡分子亲缘系数和近交系数

为准确度量狼山鸡保种群体的近交统计量,并比较不同算法在近交统计量度量中的可靠性,研究以国家级地方鸡种基因库保存的狼山鸡为研究对象,通过RAD-seq简化基因组测序获得高密度SNP信息,并计算两种分子亲缘系数(kin1和kin2)和四种分子近交系数(FROH、FGRM、FHOM和FUNI)。结果表明:kin1对系谱记录中全同胞、半同胞的检出率较高(93/117);FGRM、FHOM和FUNI三种分子近交系数两两之间极显著相关(P<0.01),FROH(FROH>100、FROH>1 000和FROH>3 000)与FGRM、FHOM和FUNI的相关系数较低,仅FROH>100与FHOM达到极显著正相关(P<0.01)。基于高密度SNPs估算的kin1为较准确的狼山鸡分子亲缘系数,可用于狼山鸡保种群的系谱校正;高密度SNP标记有利于检测到短的ROH,同时提高FROH与FGRM、FHOM和FUNI的正相关性。

基于RAD-seq简化基因组测序的西藏黄牛遗传多样性研究

为在基因组水平研究西藏黄牛的遗传多样性,并通过选择信号分析发掘重要种质特性基因,利用RAD-seq简化基因组测序鉴定拉萨黄牛、阿沛甲咂牛、日喀则驼峰牛和樟木黄牛的SNP标记,计算群体遗传结构和遗传进化,鉴定基因组受选择区域和受选择基因。结果表明,共鉴定出1355274个SNP标记。阿沛甲咂牛和樟木黄牛遗传多样性最为丰富,观察杂合度分别为0.1856、0.1644,核苷酸多样性分别为0.2022、0.2026,拉萨黄牛和日喀则驼峰牛的遗传多样性相对低些。近交系数最高的为阿沛甲咂牛,而日喀则驼峰牛的近交系数最低。拉萨黄牛与日喀则驼峰牛之间的遗传分化系数最高(0.0927),而樟木黄牛和阿沛甲咂牛之间的遗传分化系数最低(-0.0011)。聚类分析结果表明,日喀则驼峰牛和阿沛甲咂牛之间的亲缘关系最近,而与樟木黄牛的亲缘关系最远。通过选择信号分析,在西藏黄牛群体中检测出22个基因组区域受到选择,包含96个受选择基因。GO富集分析表明,这些受选择基因显著富集在心血管系统发育、炎症反应、细胞间连接、染色质结合等生物学通路。本研究从基因组水平揭示西藏黄牛的种质特性,为进一步开展西藏黄牛种质资源保护及利用提供了重要理论依据。

基于简化基因组测序技术的甘薯HRM分子标记开发及其应用

目前甘薯中针对SNP位点的分子标记开发及应用的报道较少。为开发甘薯特异SNP分子标记,本研究利用简化基因组测序技术对甘薯种质材料进行测序,筛选稳定的SNP位点,将其开发为基于HRM技术的分子标记,并在甘薯种质材料中进行验证。通过对23个甘薯种质材料简化基因组测序数据的分析,共发现835 756个SNP多态性位点,筛选其中的3 650个含有SNP多态性位点的高质量测序片段,成功设计了134对引物;初步验证发现,22对(16.42%)引物没有扩增产物,15对(11.19%)引物扩增产物2个以上,36对(26.87%)引物的扩增产物没有差异。61对(45.52%)引物在8个样本中的扩增特异性好,而且样本之间有差异。最后筛选34对扩增多态性丰富的引物对52份甘薯种质材料进行扫描,发现材料间多态性介于27.27%~90.91%之间,平均多态性达到59.35%。聚类分析表明,参试52份甘薯种质材料之间的差异较小,多数材料与骨干亲本南瑞苕、徐薯18之间关系较近,国外引进甘薯材料和地方品种差异较大。建议在今后甘薯育种中尽量选用地方品种和国外甘薯品种,从而更好地拓宽甘薯遗传背景。本研究初步建立了基于简化基因组技术和HRM技术开发甘薯SNP分子标记的新思路,为今后甘薯SNP分子标记开发提供了参考。同时本研究开发的甘薯分子标记,丰富了甘薯分子标记类型,为甘薯研究者开展快速的分子标记研究提供了支持。