基于RAD-seq简化基因组测序的西藏黄牛遗传多样性研究

来源 :江苏农业科学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kuwaning
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  摘要: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1 355 274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0.185 6、0.164 4,核苷酸多样性分别为0.202 2、0.202 6,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(0.092 7),而樟木黄牛和阿沛甲咂牛之间的遗传分化系数最低(-0.001 1)。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。
  关键词:西藏黄牛;遗传多样性;简化基因组测序
  中图分类号:S823.8 12 文献标志码: A 文章编号:1002-1302(2021)16-0153-04
  西藏黄牛是西藏的主要地方家畜品种之一,集中分布于西藏农区、半农半牧区和林区,主要分布在海拔 3 000~4 200 m,且分布数量随海拔高度的增加而减少。雅鲁藏布江中下游、喜马拉雅山东段和三江流域下游地区分布较集中,占全区黄牛总数的50%以上。西藏黄牛体型外貌以及生产性能由于分布区域的不同存在一定差异,经过长期自然选择形成了拉萨黄牛、阿沛甲咂牛、日喀则驼峰牛、樟木黄牛等4个主要地方类群。西藏黄牛以产乳为主,乳、肉、役兼用,具有体型小、成熟晚、耐寒、耐粗饲、适应高海拔、抗逆性强等特点,是我国宝贵的地方畜禽遗传资源[1-3]。
  通过利用微卫星标记和线粒体DNA标记来进行遗传多样性和遗传进化分析已经在不同品种牛上广泛开展[4-7],然而这些DNA标记在整个牛基因组中的覆盖范围是极其微小的,所代表的基因组遗传变异信息量也是非常有限的。而新一代测序技术的出现实现了SNP分子标记的高通量检测,为从整个基因组水平上研究牛的遗传进化提供了准确高效的研究方法[8]。RAD-seq简化基因组测序是通过限制性内切酶对基因组进行打断,然后进行高通量测序从而得到大量遗传多态性标签序列,该技术流程简单、费用较低,能有效降低基因组测序复杂度,目前,已广泛应用在动物分子遗传标记开发、群体遗传及进化学、高密度遗传图谱构建等研究中[9-10]。因此,本研究利用RAD-seq简化基因组测序对西藏黄牛4个类群的遗传多样性和系统进化进行研究,能为西藏黄牛遗传保种提供科学依据,为进一步进行品种改良和优良新品种培育奠定基础。
  1 材料与方法
  1.1 试验动物
  以西藏黄牛的4个地方类群,即拉萨黄牛(L)、阿沛甲咂牛(J)、日喀则驼峰牛(T)和樟木黄牛(Z)为研究对象,于2020年7月在西藏拉萨、林芝、日喀则随机采集每个类群30头成年牛(公母各半)血液样本,尽量避免个体间存在亲缘关系,合计采集120头成年西藏黄牛血液样本,-20 ℃保存备用。
  1.2 试验方法
  1.2.1 RAD-seq简化基因组测序 利用天根血液基因组DNA提取试剂盒(DP318-02)提取样品基因组DNA,经质检合格后,利用Super GBS技术[1]构建pair-end测序文库(300~500 bp),在Illumina PE150平台上对构建好的文库进行RAD-seq簡化基因组测序。测序由上海欧易生物医学科技有限公司完成。
  1.2.2 SNP质控 测序结果用GATK 和Samtools程序进行SNP鉴定,质控条件为:Q20
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