本網(wǎng)訊 近日，Nature子刊《自然-通訊》（Nature Communications）在線發(fā)表了中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院家禽遺傳育種團(tuán)隊(duì)侯卓成教授課題組以“Three chromosome-level duck genome assemblies provide insights into genomic variation and selection during domestication”為題的最新研究成果。
家鴨品種大部分由原始的綠頭野鴨馴化而來。相較于野鴨，家養(yǎng)品種在繁殖和生長(zhǎng)性能上有極其顯著的提高。針對(duì)不同的生產(chǎn)需要，鴨有兩個(gè)選育方向，分別為肉鴨和蛋鴨。肉鴨的主要品種為北京鴨，北京鴨是全球大型白羽肉鴨育種的標(biāo)準(zhǔn)品種，被各國(guó)育種公司作為肉鴨育種的原始素材。高質(zhì)量參考基因組及其泛基因組研究是基因組學(xué)研究的重要基礎(chǔ)，同時(shí)也是分子設(shè)計(jì)育種、遺傳學(xué)等研究的關(guān)鍵基礎(chǔ)科學(xué)數(shù)據(jù)。
為了闡明家養(yǎng)化過程中重要性狀的變化規(guī)律，并且為分子育種提供高質(zhì)量參考基因組，在這項(xiàng)研究中，研究人員分別組裝了北京鴨、紹興鴨和綠頭野鴨的染色體級(jí)別高質(zhì)量基因組，注釋了數(shù)千個(gè)新的蛋白質(zhì)編碼基因，并發(fā)現(xiàn)鳥類被認(rèn)為的“缺失基因”在基因組中存在，進(jìn)一步否定了鳥類“缺失基因假說”。該研究首次在鳥類基因組中獲得調(diào)控蛋殼生物鈣化的必需C型凝集素家族成員的完整基因組序列；利用比較基因組和群體測(cè)序數(shù)據(jù)，鑒定到了家養(yǎng)化過程不同類型鴨群體中存在的關(guān)鍵遺傳變異；該研究利用敲除模型證實(shí)了NR2F2基因在鴨體內(nèi)的抑制脂肪生成的功能。此研究為解讀鳥類蛋殼形成的遺傳機(jī)制提供了新的理論依據(jù)，也為鴨的性狀改良提供了豐富的遺傳變異資源。
圖 1 鴨基因組組裝質(zhì)量和特征概述。 a，三個(gè)鴨基因組的染色體特征（從 Chr1 到 Chr25）； b，三個(gè)基因組之間基因組共線性； c，三個(gè)鴨基因組的BUSCO評(píng)估結(jié)果 。
圖2 CTL基因家族特征及缺失基因在鴨基因組中的新注釋。 a，被認(rèn)為“缺失基因”在鴨基因組中的分布； b，新注釋“缺失基因”的 GC 特征； c，野鴨、雞、斑胸草雀和火雞 CTL 基因家族區(qū)域的多重比對(duì)； d，CTL 基因家族成員的系統(tǒng)發(fā)育樹及其在其他鳥類中的同源基因。
圖3 北京鴨與野鴨皮下前脂肪細(xì)胞分化增殖能力比較。 a，誘導(dǎo) 5 天后北京鴨和野鴨皮下前脂肪細(xì)胞的脂質(zhì)含量。 b，CCK8 檢測(cè)北京鴨和野鴨皮下前脂肪細(xì)胞在 5 天內(nèi)的增殖情況； c，細(xì)胞系中NR2F2的mRNA 水平； d，誘導(dǎo)5 天后前脂肪細(xì)胞中的細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)含量； e，誘導(dǎo) 0 天和第 5 天后 PPARγ 和 FABP4 的mRNA 水平；g，油紅O染色誘導(dǎo) 5 天后細(xì)胞的脂質(zhì)積累； h，北京鴨和野鴨群體在 NR2F2 中不同頻率的突變分布。
我校動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院侯卓成教授為該論文通訊作者，論文共同第一作者為動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院青年教師朱峰、尹忠濤博士、王政博士、英國(guó)羅斯林研究所Jacqueline Smith博士、博士研究生張帆。我校楊寧教授、張子丁教授、渥太華大學(xué)Maxwell Hincke教授、英國(guó)羅斯林研究所David W. Burt教授、浙江農(nóng)科院盧立志研究員、北京農(nóng)科院畜牧獸醫(yī)研究所周正奎研究員和侯水生研究員參與了此研究。該研究得到水禽國(guó)家產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、國(guó)家自然科學(xué)基金、北京市科委等多個(gè)項(xiàng)目的資助。
文章鏈接： https://www.nature.com/articles/s41467-021-26272-1
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