本網(wǎng)訊 近日，Nature子刊《自然-通訊》（Nature Communications）在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)大學動物科技學院家禽遺傳育種團隊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)品種在繁殖和生長性能上有極其顯著的提高。針對不同的生產(chǎn)需要，鴨有兩個選育方向，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準品種，被各國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研究的重要基礎(chǔ)，同時也是分子設計育種、遺傳學等研究的關(guān)鍵基礎(chǔ)科學數(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別高質(zhì)量基因組，注釋了數(shù)千個新的蛋白質(zhì)編碼基因，并發(fā)現(xiàn)鳥類被認為的“缺失基因”在基因組中存在，進一步否定了鳥類“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，三個鴨基因組的染色體特征（從 Chr1 到 Chr25）； b，三個基因組之間基因組共線性； c，三個鴨基因組的BUSCO評估結(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； 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胞分化增殖能力比較。 a，誘導 5 天后北京鴨和野鴨皮下前脂肪細胞的脂質(zhì)含量。 b，CCK8 檢測北京鴨和野鴨皮下前脂肪細胞在 5 天內(nèi)的增殖情況； c，細胞系中NR2F2的mRNA 水平； d，誘導5 天后前脂肪細胞中的細胞內(nèi)脂質(zhì)含量； e，誘導 0 天和第 5 天后 PPARγ 和 FABP4 的mRNA 水平；g，油紅O染色誘導 5 天后細胞的脂質(zhì)積累； h，北京鴨和野鴨群體在 NR2F2 中不同頻率的突變分布。
我校動物科學技術(shù)學院侯卓成教授為該論文通訊作者，論文共同第一作者為動物科學技術(shù)學院青年教師朱峰、尹忠濤博士、王政博士、英國羅斯林研究所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Maxwell Hincke教授、英國羅斯林研究所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。該研究得到水禽國家產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、國家自然科學基金、北京市科委等多個項目的資助。
文章鏈接： https://www.nature.com/articles/s41467-021-26272-1
日期：2021-10-22
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)品種在繁殖和生長性能上有極其顯著的提高。針對不同的生產(chǎn)需要，鴨有兩個選育方向，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準品種，被各國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研究的重要基礎(chǔ)，同時也是分子設計育種、遺傳學等研究的關(guān)鍵基礎(chǔ)科學數(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別高質(zhì)量基因組，注釋了數(shù)千個新的蛋白質(zhì)編碼基因，并發(fā)現(xiàn)鳥類被認為的“缺失基因”在基因組中存在，進一步否定了鳥類“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，三個鴨基因組的染色體特征（從 Chr1 到 Chr25）； b，三個基因組之間基因組共線性； c，三個鴨基因組的BUSCO評估結(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； 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胞分化增殖能力比較。 a，誘導 5 天后北京鴨和野鴨皮下前脂肪細胞的脂質(zhì)含量。 b，CCK8 檢測北京鴨和野鴨皮下前脂肪細胞在 5 天內(nèi)的增殖情況； c，細胞系中NR2F2的mRNA 水平； d，誘導5 天后前脂肪細胞中的細胞內(nèi)脂質(zhì)含量； e，誘導 0 天和第 5 天后 PPARγ 和 FABP4 的mRNA 水平；g，油紅O染色誘導 5 天后細胞的脂質(zhì)積累； h，北京鴨和野鴨群體在 NR2F2 中不同頻率的突變分布。
我校動物科學技術(shù)學院侯卓成教授為該論文通訊作者，論文共同第一作者為動物科學技術(shù)學院青年教師朱峰、尹忠濤博士、王政博士、英國羅斯林研究所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Maxwell Hincke教授、英國羅斯林研究所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。該研究得到水禽國家產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、國家自然科學基金、北京市科委等多個項目的資助。
文章鏈接： https://www.nature.com/articles/s41467-021-26272-1
日期：2021-10-22
