基于GBS简化基因组技术的我国家养雉鸡系统发育分析_陈芳.pdf

2023年第45卷第2期China Poultry Vol.45，No.2.2023遗传育种遗传育种基于基于GBSGBS简化基因组技术的我国家养雉鸡简化基因组技术的我国家养雉鸡系统发育分析系统发育分析陈芳1，吴琼1*，涂健峰2，覃健峰1，郑德滨1，向仕玺1，高荣1（1.龙岩学院生命科学学院，福建龙岩364012；2.中国农业科学院特产研究所，吉林长春130112）摘要：为分析我国家养雉鸡遗传背景和起源进化关系，采用高通量简化基因组测序方法对我国家养6个雉鸡群体（美国七彩雉鸡、蒙古雉鸡、黑化雉鸡、白羽雉鸡、绿雉鸡、申鸿七彩雉）的分类起源关系进行分析。结果表明：获得雉鸡Clean base数据分别为330.44106Gb，340.64106Gb，348.50106Gb，291.67106Gb，286.44106Gb 和 324.98106Gb，Q2092%、Q3085%，GC分布正常，共挖掘到50 078个有效SNP位点。通过系统进化树、主成分和群体遗传结构分析，6个雉鸡种群可分为两大类，申鸿七彩雉、黑化雉鸡、白羽雉鸡、绿雉鸡和美国七彩雉鸡为一类，蒙古雉鸡单独为一类。研究揭示家养雉鸡种群在长期的养殖过程中存在基因交流。关键词：雉鸡；GBS；SNP；遗传多样性；系统发育中图分类号：S839.2文献标识码：A文章编号：1004-6364（2023）02-15-05收稿日期：2022-03-05；修回日期：2022-05-07基金项目：科技部国家科技基础条件平台“特种动物种质资源库”（TZDWZYK2019-07）作者简介：陈芳（2000-），女，本科生，专业方向为动物科学，E-mail：*通讯作者：吴琼（1978-），女，博士，副教授，主要从事特禽资源评价和遗传育种研究，E-mail：doi：10.16372/j.issn.1004-6364.2023.02.003Study on Phylogenetic Relationship of Common Pheasant withGenotyping by Sequencing(GBS)CHEN Fang1,WU Qiong1*,TU Jianfeng2,QIN Jianfeng1,ZHENG Debin1,XIANG Shixi1,GAO Rong1（1.College of Life Science,Longyan University,Longyan,Fujian 364012；2.Institute of Special Animal and Plant Sciences of CAAS,Changchun,Jilin 130112）Abstract：This study aimed to analyze genetic background and evolution of breeding common pheasant.Chinese ring-necked pheasant,Mongolian pheasant,black pheasant,white pheasant,green pheasant and Shenhong pheasant were analyzedwith the high throughput simplified genomic sequencing method.The results showed that 330.44 106 Gb,340.64 106 Gb,348.50 106 Gb,291.67 106 Gb,286.44 106 Gb,324.98 106 Gb of clean base data and 50 078 SNPs from 60 domesticpheasant populations by GBS,which were Q2092%,Q3085%were obtained.The domestic pheasant populations in Chinacould be divided into two groups by the phylogenetictree,PCA and population genetic structure,of which Shenhong pheasant,black pheasant,white pheasant,green pheasant and Chinese ring-necked pheasant were lumped together and Mongolian pheasant was another one.This study revealed that gene exchage occured in common pheasant populations in the long-term breedingprocess.Key words：common pheasant;GBS;SNP;genetic diversity;phylogenetic relationship-152023年第45卷第2期China Poultry Vol.45，No.2.2023遗传育种遗传育种雉鸡，学名环颈雉，俗称野鸡、山鸡。在动物分类学上属于鸟纲（Aves），鸡形目（Gallinales），雉科（Phasianidae），雉属（Phasianus）。我国饲养雉鸡较早，三千年前殷商甲骨文中曾记载“雉”字，本草纲目 详细记载了雉鸡各部位的药用价值1-2。雉鸡肉质细嫩、滋味鲜美、野味浓郁、风味独特，是久负盛誉的山珍佳肴，也是重要的狩猎禽类之一，集食用、药用、毛用、皮用于一体。在野生状态下，雉鸡分为30个亚种，其中在我国境内分布有19个亚种，除西藏和海南外，雉鸡在全国各地均有分布。我国对雉鸡大规模驯养和研究始于20世纪60年代，1981年获得成功，自此雉鸡人工养殖技术在全国范围内得到大规模的推广普及3-4。目前我国饲养的雉鸡主要有引进资源美国七彩雉鸡、黑化雉鸡、蒙古雉鸡、白羽雉鸡和绿雉鸡，地方品种中国山鸡、天峨六画山鸡，培育品种有申鸿七彩雉和左家雉鸡。简化基因组测序技术是进行物种间群体遗传学研究最为有效的高通量测序技术之一。GBS（Genotyping by sequencing）是一种常见的简化基因组测序技术，测序原理是对基因组DNA进行酶切，然后对酶切片段两端序列进行高通量测序，通过分析获得SNP信息并进行基因分型，是一种快速、简便、低成本的基因分型方法，适合对大规模样品进行标记筛选5-6。殷建玫等7在河南斗鸡中鉴定出259 412个SNPs标记，并分析河南斗鸡的遗传多样性和遗传结构，鉴定出了129个受选择基因；韩威等8在19个地方鸡种中鉴定出400 562个SNPs标记，并准确揭示了地方鸡种的遗传多样性和遗传结构；段修军等9以基于酶切的简化基因组测序技术对狮头鹅、溆浦鹅、皖西白鹅、豁眼鹅、朗德鹅进行测定，并分析了我国5个鹅品种的进化关系；翟正晓10利用RAD简化基因组测序技术分析了我国13个地方优良鸡种和3个引进鸡种的遗传关系，结果表明引进鸡品种杂合度高，说明中国地方鸡群体的遗传多态性较高，还存在很大的选育潜力和空间。综上，简化基因组测序技术可用于畜禽群体遗传学研究，对畜禽遗传育种工作有指导性意义。本研究利用GBS简化基因组技术对我国6个家养雉鸡（蒙古雉鸡、黑化雉鸡、申鸿七彩雉、绿雉鸡、美国七彩雉鸡、白羽雉鸡）群体进行测序，分析其进化关系，以期为家养雉鸡资源科学地制定保护措施和新品种培育提供技术支持。1材料与方法1.1试验材料蒙古雉鸡（B）、黑化雉鸡（E）、申鸿七彩雉（D）和绿雉鸡（C）来自上海欣灏珍禽育种公司，美国七彩雉鸡（A）和白羽雉鸡（BZ）来自中国农业科学院特产研究所特禽养殖基地。按照随机抽样的方法，每个群体选择10只公雉，个体之间无亲缘关系。所有试验动物均在18周龄时翅静脉采血3 mL于已灭菌的离心管中，并加入0.8 mL ACD抗凝剂后立刻放入冰盒中带回实验室，-80 保存备用。1.2试验方法1.2.1DNA提取与检测利用南京诺维赞有限公司的FastPure BloodDNA Isolation Mini Kit V2（DC111-01）提取血液DNA。采用琼脂糖凝胶电泳和微量核酸蛋白分析仪（ALLSHENG）检测DNA纯度和浓度。检测合格后于-20 保存备用。1.2.2简化基因组测序和遗传数据分析提取的DNA用Mse酶切，加上带有barcode的接头后，选择 300500 bp 的 DNA 片段构建文库，送至北京诺禾致源科技股份有限公司利用Illumina HiSeq测序平台，进行双末端（Paired-End）150测序，测序深度为10。运用Treebest 1.9.2软件计算距离矩阵。利用邻接法对6个雉鸡群体构建系统进化树，引导值为1 000次。利用EIGENSOFT软件进行主成分分析，采用在线PLINK（http：/pngu.mgh.harvard.edu/purcell/plink/）软件进行群体结构分析。2结果与分析2.1测序数据统计和质量评估从美国七彩雉鸡、蒙古雉鸡、黑化雉鸡、白羽雉鸡、绿雉鸡和申鸿七彩雉6个种群获得的Cleanbase 数据平均值分别为 330.44106Gb，340.64106Gb，348.50106Gb，291.67106Gb，286.44106Gb和24.98106Gb。GC含量在40%以上，错误率低于0.04%。6个家养雉鸡种群均Q2092%，Q3085%，GC分布正常，总测序量和平均测序量均达标，雉鸡群体的酶捕获率均大于 98%，酶切完全率大-162023年第45卷第2期China Poultry Vol.45，No.2.2023于92%以上，说明测序质量较高，可用于后续数据分析。2.2SNP数据挖掘利用BWA将测序获得的有效数据对比到原鸡（PRJNA13342）的参考基因组上，比对结果进行samtools的变异检测分析发现，共获得372 115个SNP位点。筛选得到的SNP位点，去除不符合要求，选择质量值大于20的双等位SNP位点及保留缺失率小于50%的SNP集合后，本集合共有50 078个有效SNP位点。2.3家养雉鸡遗传结构分析2.3.1群体系统进化树的构建根据过滤后的群体间50 078个有效SNPs信息，对我国家养雉鸡6个群体进行系统进化树分析。由图1可知，蒙古雉鸡（B）与其他种群分隔开，形成独立的分支；申鸿七彩雉（D）、黑化雉鸡（E）、白羽雉鸡（BZ）、绿雉鸡和美国七彩雉鸡（A）聚为一支。2.3.2主成分分析和群体结构分析基于6个雉鸡种群个体间SNP位点的差异程度，按照不同性状特征，利用主成分分析将我国家养雉鸡群体分类成6个集族，申鸿七彩雉与黑化雉鸡个体间存在交织，白羽雉鸡和黑化雉鸡遗传距离较近（见图2）。由图3可知，假设群体个数从2 到 6，当 K=2 时，黑化雉鸡首先分离出来，K=3时，申鸿七彩雉分离，K=4时，白羽雉鸡分离，K=5时，绿雉鸡分离出来，K=6时，6个群体家养雉鸡均能分离。1.00.80.60.40.20.01.00.80.60.40.20.01.00.80.60.40.20.01.00.80.60.40.20.01.00.80.60.40.20.0K=6K=5K=4K=3K=2B15B19B16B20B14B18B13B21B17B11C4C3C10C8C9C6C2C7C5C1E8E7E5E2E1E9E6E4E3E10D4D6D8D2D9D7D3D5D10D1BZ3BZ5BZ7BZ4BZ6BZ2BZ9BZ8BZ10BZ1A11A20A15A16A12A13A6A17A18A14图3家养雉鸡群体结构分析图0.40.20.20.10.0-0.1-0.2PC2-0.4-0.3-0.2-0.10.00.1 0.2PC10.30.20.10.0-0.1-0.2-0.3-0.4-0.5PC3图2家养雉鸡主成分分析图图1基于GBS高通量测序的我国家养雉鸡群体系统发育树A11A20A15