2017-05-18
5月10日，《Plos One》雜志（最新影響(xiang)因子： 3.057）在線發表(biao)了(le)派森諾與上海(hai)交通大學合作的(de)簡化基因組+重測序項目的(de)一篇文(wen)章。下面，小編就來(lai)分享一下該文(wen)章的(de)內容。
研究背景
多(duo)趾，即趾頭數(shu)目過多，是脊椎動(dong)物(wu)中(zhong)常見的一種(zhong)遺(yi)傳性肢體異常。雞常見趾(zhi)型(xing)為四趾(zhi)，多趾(zhi)畸(ji)形一般(ban)為額外多一個拇趾(zhi)在一邊或兩邊腳(jiao)趾(zhi)。
研究目的
前人利用混池測(ce)序性(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)定(ding)位(wei)（BSA）、連鎖分析和(he)全基(ji)因(yin)組關聯分析（GWAS）等方(fang)法，已經定(ding)位(wei)到控制(zhi)該性(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)的(de)區域位(wei)于2號染色體上。然而，多(duo)趾性(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)的(de)詳細(xi)的(de)遺傳模式(shi)和(he)控制(zhi)該性(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)的(de)具(ju)體的(de)基(ji)因(yin)信息還不是特(te)別清楚(chu)。本研究旨在(zai)鑒(jian)定(ding)控制(zhi)雞多(duo)趾性(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)的(de)基(ji)因(yin)，并(bing)揭示多(duo)趾性(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)的(de)遺傳模式(shi)。
研究方法
首(shou)先，利用簡化基因組(zu)測序(xu)的方(fang)法對多趾進行(xing)GWAS性(xing)狀定位。然后，結(jie)合(he)重(zhong)測序(xu)的方(fang)法進一步縮小候選基因范圍。
研究結果
1. 北京(jing)油雞多趾性(xing)狀(zhuang)的系(xi)統性(xing)分(fen)類
雞多(duo)趾性(xing)狀(zhuang)總體可以分為(wei)兩類，即額外趾的(de)復制和(he)多(duo)趾節。Warren進一步規范了分類標準，將雞的(de)多(duo)趾分為(wei)5類（A、B、C、D、E型）。本(ben)研究發現(xian)，北京油雞多(duo)趾類型豐富，主(zhu)要是(shi)B和(he)D型。而且除了Warren描述的(de)所(suo)有類型，還發現(xian)了新(xin)的(de)類型。
北京油雞中(zhong)多(duo)趾的主要類型
2. 多(duo)趾性狀的遺傳定(ding)位(wei)
北(bei)京(jing)油雞是中國優(you)良的肉蛋(dan)兼(jian)用(yong)型地方(fang)品種，約(yue)25~31%具有多(duo)趾(zhi)現象。因(yin)此(ci)本研究(jiu)采(cai)用(yong)北(bei)京(jing)油雞作為(wei)研究(jiu)對象，構建了(le)北(bei)京(jing)油雞和(he)山岐雜(za)(za)雞（正常趾(zhi)）的雜(za)(za)交群(qun)體，挑選了(le)11個(ge)家系中的112個(ge)個(ge)體，利用(yong)簡化基因(yin)組的方(fang)法做基因(yin)分型。一共得(de)(de)到約(yue)70萬個(ge)tag，每個(ge)tag的平均測序深度為(wei)11X，得(de)(de)到~7.6萬個(ge) SNP。進(jin)一步過濾(lv)后，~4.7萬個(ge)SNP用(yong)于全基因(yin)組關聯分析。
全基因(yin)組關(guan)聯分析的manhattan plot
全基(ji)因組關聯分析(xi)定位到(dao)2號(hao)染(ran)色(se)體一個區(qu)段(duan)，其候選基(ji)因如下表(biao)。
全基(ji)因關聯分(fen)析定位到的(de)與多趾相關聯的(de)SNP及其候選基(ji)因
3. 重測序(xu)鑒定多趾與正常(chang)個體之間的受選擇區域
對(dui)3個多趾(zhi)(zhi)個體(ti)(ti)(ti)和3個正常(chang)趾(zhi)(zhi)個體(ti)(ti)(ti)進(jin)行20x重測(ce)序(xu)，鑒(jian)定到9.9百(bai)萬個SNP。作者進(jin)一步(bu)對(dui)這些SNP分類，尋(xun)找在(zai)兩(liang)(liang)(liang)個群(qun)體(ti)(ti)(ti)間是相反(fan)純合(he)基因型(xing)的(de)(de)(de)(de)位點，這些位點可能與多趾(zhi)(zhi)性狀相關。一共鑒(jian)定到6079個這樣的(de)(de)(de)(de)SNP位點。利用這些SNP數據，以100 Kb為(wei)窗(chuang)口長(chang)度，步(bu)長(chang)為(wei)10 Kb的(de)(de)(de)(de)滑(hua)動窗(chuang)口方(fang)法，計算群(qun)體(ti)(ti)(ti)分化指數Fst，尋(xun)找全基因組范圍(wei)內兩(liang)(liang)(liang)群(qun)體(ti)(ti)(ti)間的(de)(de)(de)(de)受(shou)選(xuan)擇(ze)區域。結果發現the limb region 1 homolog （LMBR1）同(tong)時(shi)位于GWAS定位和受(shou)選(xuan)擇(ze)區域內，更(geng)為(wei)值得(de)關注。其中，位于該(gai)基因5號內含子中的(de)(de)(de)(de)rs80659072在(zai)這兩(liang)(liang)(liang)個表型(xing)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)群(qun)體(ti)(ti)(ti)中是相反(fan)的(de)(de)(de)(de)純合(he)基因型(xing)。
多趾(zhi)與(yu)正常趾(zhi)群體間分化指數Fst分布圖
4. 最后，對于在(zai)以(yi)上重(zhong)測序得到的(de)在(zai)多趾(zhi)和正(zheng)(zheng)常趾(zhi)群體(ti)中(zhong)具有(you)相(xiang)反純合基(ji)因(yin)型(xing)的(de)SNP位(wei)點，作(zuo)者挑選(xuan)了一些(xie)有(you)意義的(de)位(wei)點，在(zai)另外的(de)136個(ge)(ge)個(ge)(ge)體(ti)中(zhong)利用Sanger測序進行了驗(yan)證。結果顯(xian)示(shi)rs80659072在(zai)這(zhe)136個(ge)(ge)個(ge)(ge)體(ti)中(zhong)的(de)多趾(zhi)與正(zheng)(zheng)常趾(zhi)群體(ti)中(zhong)基(ji)因(yin)型(xing)有(you)顯(xian)著差(cha)別。這(zhe)提示(shi)該(gai)SNP位(wei)點可能與多趾(zhi)性(xing)狀(zhuang)強烈(lie)相(xiang)關，這(zhe)與本研究GWAS和重(zhong)測序的(de)結果一致。
總結
本(ben)研究主(zhu)要利用簡化(hua)基因(yin)組+重測序(xu)的方法對雞的多(duo)趾性狀進行了遺傳定(ding)位，提(ti)示(shi)LMBR1可能就是控制雞多(duo)趾性狀的基因(yin)。
參考文獻：
He C, et al. Genetic pattern and gene localization of polydactyly in Beijing fatty chicken. Plos One, 2017, 12(5):e0176113.
