中國地方綿羊群體結(jié)構(gòu)分析及基因組選擇痕跡挖掘.pdf

1、中國有多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)和豐富的羊資源，基于形態(tài)特征和地理分布，中國地方綿羊品種分為三組:哈薩克系、蒙古系和藏系，共42個(gè)地方綿羊品種。在本研究中，主要以中國綿羊地方品種為材料，利用Illumina SNP50 BeadChip基因分型和二代測序技術(shù)，并結(jié)合之前實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)和部分Ovine HapMap的數(shù)據(jù)開展分析，分析內(nèi)容主要包括四大部分。
　　第一部分:評估中國地方綿羊群體遺傳結(jié)構(gòu)和基因組選擇痕跡。以10個(gè)有代表性的中國地方綿

2、羊品種共140個(gè)個(gè)體為材料:烏珠穆沁羊、湖羊、同羊、大尾寒羊、羅布羊、多浪羊、哈薩克羊、迪慶羊、高原型藏羊和山谷型藏羊品種，利用主成分分析(PCA)、STRUCTURE和鄰接(NJ)樹分析群體遺傳結(jié)構(gòu)。在PCA分析中藏族和蒙古族都能各自聚到一起，然而哈薩克系的多浪羊和哈薩克羊確被隔離了。STRUCTURE群體結(jié)構(gòu)分析表明，中國地方綿羊分為兩個(gè)亞群:一個(gè)來自中國北部（哈薩克和蒙古組），一個(gè)位于中國西南（藏族）。NJ樹分析結(jié)果顯示，藏族形成

3、一個(gè)獨(dú)立的分支，而哈薩克和蒙古組混合。采用di統(tǒng)計(jì)方法對中國地方綿羊品種的選擇痕跡進(jìn)行分析，共發(fā)現(xiàn)599個(gè)窗口在基因組中受到選擇，其中16個(gè)窗口（占2.7％）在四個(gè)或更多的品種受到選擇。在三個(gè)受選擇最強(qiáng)的窗口中分別發(fā)現(xiàn)了三個(gè)功能基因:RXFP2、PPP1CC、PDGFD，其中PDGFD是PDGF的四個(gè)亞科之一，具有促進(jìn)增殖和抑制分化的前脂肪細(xì)胞功能，此外RSB的方法也表明該基因在脂肪型品種中受到選擇。在多浪羊品種中發(fā)現(xiàn)連續(xù)兩個(gè)選擇區(qū)域與

4、其他品種有明顯不同:一個(gè)為在2號染色體中具有影響生長性狀的三個(gè)基因（NPR2、SPAG8和HINT2），而另一個(gè)為在6號染色體上具有與牛奶生產(chǎn)數(shù)量性狀基因座相關(guān)的四個(gè)基因（PKD2、SPP1、MEPE和IBSP）。此外還確定了已知候選基因如BMPR1B、MSRB3和三個(gè)基因（KIT、MC1R和FRY）分別影響產(chǎn)羔率、耳朵的大小和被毛顏色的表型。
　　第二部分:西藏綿羊在青藏高原上生活了幾千年。高海拔適應(yīng)的機(jī)制已經(jīng)在某些非經(jīng)濟(jì)動(dòng)物和

5、人類開展了很多研究，但經(jīng)濟(jì)物種如羊適應(yīng)的機(jī)制尚不清楚。本研究以來自中國不同海拔的7個(gè)綿羊品種為材料，利用全基因組掃描對其進(jìn)行基因分型，運(yùn)用固定指數(shù)(FST)和雜交群體擴(kuò)展單倍型純合子(XP-EHH)方法確定西藏綿羊的正向選擇區(qū)域。研究結(jié)果表明，有152個(gè)基因在位于正選擇區(qū)域中，它們參與血管生成、能源生產(chǎn)和紅細(xì)胞生成，其中有21個(gè)候選基因與高海拔缺氧有關(guān)，如EPAS1、NF1、LONP1、DPP4、SOD1、PPARG和SOCS2。已有研

6、究表明EPAS1在低氧適應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用，因此，本文研究了該基因外顯子序列，確定了12個(gè)突變位點(diǎn)。藏綿羊EPAS1基因型和血液相關(guān)的表型關(guān)聯(lián)分析表明，在相對保守的位點(diǎn)-3'非翻譯區(qū)一個(gè)位點(diǎn)的純合子突變可以顯著提高平均紅細(xì)胞血紅蛋白濃度、平均紅細(xì)胞體積。綜上所述，本研究結(jié)果不僅提供了高原綿羊遺傳多樣性的證據(jù)，但也表明了潛在的高原低氧適應(yīng)機(jī)制，包括EPAS1在自適應(yīng)過程的作用。
　　第三部分:商品肉用羊生長速度與傳統(tǒng)中國綿羊品種

7、的比較。本研究對以三個(gè)不同類型的綿羊品種（兩個(gè)知名商品肉羊品種和一個(gè)中國地方品種）為材料，結(jié)合LSBL和di統(tǒng)計(jì)方法檢測了三個(gè)不同群體中候選區(qū)域的選擇目標(biāo)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)這兩種方法結(jié)果高度相關(guān)，并發(fā)現(xiàn)了許多生長相關(guān)的候選基因進(jìn)行人工選擇。在生產(chǎn)性狀方面，如APOBR和FTO基因與身體質(zhì)量指數(shù)相關(guān)。在肉質(zhì)性狀，ALDOA、STK32B和FAM190A與大理石花紋相關(guān)。在繁殖性狀方面，CCNB2和SLC8A3影響卵母細(xì)胞發(fā)育。此外，還發(fā)現(xiàn)了兩

8、個(gè)功能基因GHR（影響肉類生產(chǎn)和質(zhì)量）和EDAR（頭發(fā)厚度有關(guān)）和德國肉用美利奴羊相關(guān)。
　　第四部分:目前關(guān)于家綿羊起源問題一直不確定。本研究利用二代測序手段對37個(gè)中國地方品種，5個(gè)引進(jìn)品種，以及1個(gè)野生品種進(jìn)行全基因組重測序，同時(shí)結(jié)合國際綿羊協(xié)會(huì)公布的世界綿羊芯片數(shù)據(jù)，分析世界綿羊的進(jìn)化關(guān)系和遺傳結(jié)構(gòu)。結(jié)果共得到47.8 M的SNPs，其中63％的為新發(fā)現(xiàn)突變位點(diǎn)，豐富了綿羊變異數(shù)據(jù)庫。還發(fā)現(xiàn)野生綿羊變異度明顯高于家綿羊。群