家鸡的不同遗传位点的野化
发布日期：2019-03-19 浏览次数：4473
摘要
野化是一种由驯化的品种再度返回到野生状态的现象，远离之前受到的限制环境因素，被认为是一种和物种驯化截然相反的进化现象。之前研究发现考艾岛的野鸡是一类高变异、高混杂的群体，本文利用全基因组测序对考艾岛野鸡的全基因组选择性清除位点进行了定位分析。检测到的选择清除位点绝大多数对于野化来说都是独特的，且不同于受驯化的位点。为了解释一些功能基因对应的表型性状，本研究在实验控制条件下，利用考艾岛野鸡群体和（红原鸡x驯化蛋鸡）杂交群体针对之前已经报道的QTL进行研究。结果表明这些受选择的基因表现出和鸡冠的大小、孵化行为及繁殖力显着相关。本研究还发现一些分别适应野生和驯化环境下的差异遗传区间，以及野鸡中一些和性别选择及繁殖相关适应性基因的证据。
材料方法
动物材料：23只考艾岛野鸡（来自岛上8各不同区域）。DNA提取：盐提取法。鸡参考基因组：version Galgal4（Lifescope version 2.5）
测序方案：SOLiD 5500xl，平均测序深度5X。序列比对：Picard (http://broadinstitute.github.io/picard/) version 1.92，GATK。
多样性位点过滤：VCFtools version 0.1.13。（小于2条reads，小于80%完整序列）。
驯化家鸡受选择的位点信息：Whole-genome resequencing reveals loci under selectionduring chicken domestication. Nature 464, 587–591 (2010).这些数据包括8个单独的混池：4个（8-11只）肉鸡池，3个（8-11只）蛋鸡池，1个红原鸡池。SOLiD测序，平均测序深度5X。
混池杂合度分析：40Kb滑动窗口。计算：R统计环境。绘图：ggplot2。
Tajima’s D计算：ANGSD。选择清除区间注释：利用Ensembl genes version 79+biomaRt package识别受清除的区间，ANNOVAR注释位置及可能编码蛋白的基因。
个体的单倍型分析：Chromopainter v2。
选择性清楚分析：比较考艾岛野鸡与红原鸡/驯化鸡混池之间。
研究结果
1、考艾岛野鸡和受驯化的鸡群体杂合度分析
不同品种的基因组杂合度分析（红色：考艾岛野鸡；绿色：蛋鸡；蓝色：肉鸡；紫色：所有驯化的鸡）考艾岛野鸡的基因组杂合度最高。
2、考艾岛野鸡与驯化鸡/红原鸡间受选择清除的区间及受选择清除区间的来源评估
a,考艾岛野鸡标准杂合度曼哈顿图（76个窗口：共37个受选择区域，-6p<-4）。b,考艾岛野鸡标准Tajima’s D曼哈顿图（128个窗口：共62个受选择区域，Tajima’s D<-4）。两者之间重叠区间有17个。（交替的颜色代表染色体，小染色体被压缩）c,考艾岛野鸡与驯化鸡池共有的单倍型片段（黑色），与红原鸡池共有的单倍型片段（红色）。d,考艾岛野鸡与所有驯化鸡池相比的选择性清除位点（204个窗口：共87个潜在差异区域，ZFST>4）。e,考艾岛野鸡与驯化鸡相比的选择性清除区间（黑色），与红原鸡池相比的选择性清除区间（红色）。f,考艾岛野鸡与红原鸡池相比的选择性清除位点（181个窗口：共89个潜在差异区域，ZFST>4）。
a,与考艾岛野鸡相比1号染色体（8.48-8.62Mb）其他鸡混池的选择性清除分析（FST越大表明差异越大）。b,共有的单倍型片段（值越大表明越相似）。结果表明：考艾岛野鸡与肉鸡相似度更高。
3、受选择清除的区间内的候选基因
利用杂合度（ZHp）、选择性清除分析（FST）及Tajima’s D检测到的考艾岛野鸡与驯化鸡/红原鸡间受清除的区间。（AD：所有驯化鸡；LR：蛋鸡；CB：肉鸡；RJF：红原鸡）
考艾岛野鸡受清除的基因GO注释结果。
4、受清除的功能基因对应的表型预测
a,13号染色体上200kb范围内受到选择清除的基因（STK32A，DPYSL3之前报道作为鸡冠大小候选基因）。b,1号染色体受到选择清除的基因SEM3A（与母鸡孵化行为相关）
考艾岛野鸡群体与（红原鸡x驯化蛋鸡）杂交群体相比，受选择清除的（与鸡冠大小和孵化行为相关）基因。
研究亮点
1、 通过对考艾岛野鸡的全基因组重测序与之前对红原鸡和驯化鸡（肉鸡、蛋鸡）数据进行分析发现考艾岛野鸡的基因组杂合度最高。推测考艾岛野鸡群体是野鸡和驯化鸡的混合群体。
2、 对受选择清除区域进行单倍型分析并且发现考艾岛野鸡受选择清除的位点分别来自（红原鸡和驯化鸡）。因此推断考艾岛野鸡是驯化鸡野化产生的。
3、利用3种不同的统计方式，将考艾岛野鸡分别与红原鸡和驯化鸡相比，鉴定全基因组范围内受选择清除的区间。对鉴定到的受选择清除的区间的基因进行注释，发现和（鸡冠大小、孵化行为、繁殖能力）相关的候选基因。
参考文献
Feralisation targets different genomic loci to domestication in the chicken[J].Nat Commun. 2016 Sep 30;7:12950.IF=11.325
