2017-07-01
5月(yue)10日，《Plos One》雜志(zhi)（影響因子： 3.057）在線發表了派森諾(nuo)與(yu)上海交通大學合作的(de)簡(jian)化基因組+重測(ce)序項目(mu)的(de)一(yi)篇文章(zhang)。下面，小編(bian)就來(lai)分(fen)享一(yi)下該(gai)文章(zhang)的(de)內容。
研究背景
多(duo)(duo)趾(zhi)(zhi)，即趾(zhi)(zhi)頭(tou)數目(mu)過(guo)多(duo)(duo)，是(shi)脊椎動(dong)物(wu)中常(chang)見的一(yi)種遺傳性(xing)肢體異常(chang)。雞常(chang)見趾(zhi)(zhi)型為四趾(zhi)(zhi)，多(duo)(duo)趾(zhi)(zhi)畸形(xing)一(yi)般為額外多(duo)(duo)一(yi)個(ge)拇趾(zhi)(zhi)在一(yi)邊(bian)或兩邊(bian)腳趾(zhi)(zhi)。
研究目的
前人利用混池測序性(xing)(xing)狀定位(wei)（BSA）、連鎖分析(xi)(xi)和全基因(yin)組關聯分析(xi)(xi)（GWAS）等方(fang)法，已(yi)經定位(wei)到控(kong)制該性(xing)(xing)狀的(de)區域位(wei)于2號染(ran)色體上。然而，多趾(zhi)性(xing)(xing)狀的(de)詳細的(de)遺傳(chuan)模式和控(kong)制該性(xing)(xing)狀的(de)具體的(de)基因(yin)信息還不是特別清楚。本研究旨(zhi)在鑒定控(kong)制雞多趾(zhi)性(xing)(xing)狀的(de)基因(yin)，并揭示多趾(zhi)性(xing)(xing)狀的(de)遺傳(chuan)模式。
研究方法
首先，利(li)用簡(jian)化基因組測序的方(fang)法對多趾進(jin)行GWAS性(xing)狀(zhuang)定位。然后，結合重(zhong)測序的方(fang)法進(jin)一步(bu)縮小(xiao)候選基因范圍。
研究結果
1. 北京油雞(ji)多趾性狀的系統性分類
雞多(duo)(duo)趾(zhi)性狀總體可以分為兩類(lei)，即額外趾(zhi)的(de)復制和多(duo)(duo)趾(zhi)節。Warren進一步規范了(le)分類(lei)標準，將雞的(de)多(duo)(duo)趾(zhi)分為5類(lei)（A、B、C、D、E型）。本研(yan)究發(fa)現，北(bei)京油雞多(duo)(duo)趾(zhi)類(lei)型豐富，主要是B和D型。而且除了(le)Warren描述的(de)所有類(lei)型，還發(fa)現了(le)新(xin)的(de)類(lei)型。
北京油雞中多趾的主要類型
2. 多趾性狀的遺傳定位
北(bei)京(jing)(jing)油雞(ji)是中國優(you)良(liang)的(de)肉(rou)蛋(dan)兼用型地方品(pin)種，約(yue)25~31%具有多趾現象。因(yin)此本研(yan)究采用北(bei)京(jing)(jing)油雞(ji)作為研(yan)究對象，構建了北(bei)京(jing)(jing)油雞(ji)和山岐雜(za)雞(ji)（正(zheng)常趾）的(de)雜(za)交群體，挑選了11個(ge)家系中的(de)112個(ge)個(ge)體，利(li)用簡化基因(yin)組的(de)方法做基因(yin)分(fen)型。一(yi)共得到約(yue)70萬個(ge)tag，每個(ge)tag的(de)平(ping)均測(ce)序深度為11X，得到~7.6萬個(ge) SNP。進一(yi)步過濾后，~4.7萬個(ge)SNP用于全基因(yin)組關聯(lian)分(fen)析。
全(quan)基因組關聯(lian)分析的manhattan plot
全(quan)基(ji)因(yin)組關聯(lian)分析定(ding)位到2號染色體一個區段(duan)，其(qi)候(hou)選基(ji)因(yin)如下表。
全(quan)基因關聯(lian)分(fen)析定位到(dao)的(de)與多趾相關聯(lian)的(de)SNP及其(qi)候選(xuan)基因
3. 重測序(xu)鑒定(ding)多趾與正(zheng)常(chang)個(ge)體之間的受選擇區域
對3個(ge)多趾(zhi)個(ge)體(ti)和3個(ge)正常趾(zhi)個(ge)體(ti)進行20x重測序，鑒定到9.9百(bai)萬(wan)個(ge)SNP。作者(zhe)進一(yi)步對這些SNP分(fen)類(lei)，尋(xun)(xun)找在兩個(ge)群(qun)體(ti)間是(shi)相(xiang)反純合基因(yin)型的(de)(de)(de)位點(dian)，這些位點(dian)可(ke)能與(yu)多趾(zhi)性狀相(xiang)關。一(yi)共(gong)鑒定到6079個(ge)這樣的(de)(de)(de)SNP位點(dian)。利用(yong)這些SNP數據，以100 Kb為窗口長度(du)，步長為10 Kb的(de)(de)(de)滑(hua)動(dong)窗口方(fang)法，計(ji)算群(qun)體(ti)分(fen)化(hua)指數Fst，尋(xun)(xun)找全基因(yin)組范圍內(nei)兩群(qun)體(ti)間的(de)(de)(de)受選擇區域。結(jie)果(guo)發現the limb region 1 homolog （LMBR1）同時(shi)位于(yu)GWAS定位和受選擇區域內(nei)，更為值得關注。其中(zhong)，位于(yu)該基因(yin)5號內(nei)含(han)子中(zhong)的(de)(de)(de)rs80659072在這兩個(ge)表型不同的(de)(de)(de)群(qun)體(ti)中(zhong)是(shi)相(xiang)反的(de)(de)(de)純合基因(yin)型。
多趾與正常趾群體(ti)間分化指數(shu)Fst分布圖
4. 最后，對于在(zai)以(yi)上重測序(xu)得到的(de)在(zai)多(duo)趾(zhi)和正常(chang)趾(zhi)群體(ti)中(zhong)具有(you)相(xiang)反純(chun)合基因型的(de)SNP位點，作(zuo)者挑選了一些有(you)意義的(de)位點，在(zai)另外的(de)136個(ge)個(ge)體(ti)中(zhong)利用Sanger測序(xu)進行了驗證。結果顯示(shi)(shi)rs80659072在(zai)這(zhe)(zhe)136個(ge)個(ge)體(ti)中(zhong)的(de)多(duo)趾(zhi)與正常(chang)趾(zhi)群體(ti)中(zhong)基因型有(you)顯著差別。這(zhe)(zhe)提示(shi)(shi)該SNP位點可能與多(duo)趾(zhi)性狀強烈(lie)相(xiang)關(guan)，這(zhe)(zhe)與本研(yan)究GWAS和重測序(xu)的(de)結果一致。
總結(jie):
本研究(jiu)主要利用(yong)簡化(hua)基因組+重測序的方法對雞的多(duo)(duo)趾性狀(zhuang)(zhuang)進行(xing)了遺傳定位，提(ti)示(shi)LMBR1可(ke)能就是控(kong)制(zhi)雞多(duo)(duo)趾性狀(zhuang)(zhuang)的基因。
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.
