利用基因組重測(cè)序鑒定巴克夏豬的人工選擇痕跡.pdf

1、馴化是使野生動(dòng)物適應(yīng)人類以及人類為其提供的生存環(huán)境的過(guò)程。在馴化過(guò)程中，不同物種的行為以及其它特征會(huì)發(fā)生相似性的改變，比如馴化早期野生動(dòng)物抗應(yīng)激能力增加、恐懼感減小是非常重要的;接著人類會(huì)選擇生產(chǎn)性能更高、繁殖能力更強(qiáng)的個(gè)體。全世界范圍內(nèi)，許多家畜動(dòng)物在不同的環(huán)境下都經(jīng)歷了劇烈的人工選擇和自然選擇，產(chǎn)生出了極高的表型多樣性，這些家畜動(dòng)物為人類研究選擇對(duì)于基因組的影響提供了寶貴的資源。家豬在全世界廣泛分布，共有730個(gè)品種或品系，為人類提

2、供了大量的肉質(zhì)產(chǎn)品并且可以作為醫(yī)學(xué)研究的模式動(dòng)物。由于家豬是一種重要的經(jīng)濟(jì)動(dòng)物和醫(yī)學(xué)研究的模式動(dòng)物，因此解析家豬的“馴化基因”對(duì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展以及醫(yī)學(xué)的研究都有重要的意義。為了快速有效的沉積肌肉并且提高肉質(zhì)，比如多汁性、風(fēng)味、嫩度、大理石紋，巴克夏豬從18世紀(jì)以來(lái)經(jīng)歷了劇烈的人工選擇。在本試驗(yàn)中，我們對(duì)三頭巴克夏母豬進(jìn)行了基因組重測(cè)序;探討了巴克夏豬與其它豬種之間的遺傳關(guān)系;鑒定出了由于馴化導(dǎo)致的受選擇基因組區(qū)域，結(jié)果如下所示:
　　

3、1.通過(guò)對(duì)三頭巴克夏母豬的基因組測(cè)序，我們共得到了36.65Gb的原始DNA序列，其中36.29Gb(99.02％)的高質(zhì)量雙末端測(cè)序片段能夠匹配到豬的基因組上面(Sus scrofa10.2)。對(duì)于單個(gè)個(gè)體而言，78.75％的雙末端序列能夠匹配到豬79.39％的基因組上面，平均測(cè)序深度為3.64倍。
　　2.我們從公共數(shù)據(jù)庫(kù)中下載了38個(gè)個(gè)體的重測(cè)序數(shù)據(jù)，在所有41個(gè)體中共鑒定出了18.69 M(million)個(gè)單核苷酸多態(tài)位

4、點(diǎn)，并將這些SNP位點(diǎn)共分為了三組:有5.25 M來(lái)自于23頭家豬個(gè)體;有5.47 M來(lái)自于13頭野豬個(gè)體;15.73 M來(lái)自于4頭外群豬個(gè)體。在所有18.68 M SNP位點(diǎn)中，僅有2.48 M的SNP位點(diǎn)是3組SNP種類所共有的。在巴克夏中鑒定出了3.65 M SNP位點(diǎn)，其中有21，905個(gè)SNP分布在3，978個(gè)基因的編碼區(qū)內(nèi)并導(dǎo)致了7，773個(gè)非同義突變的產(chǎn)生（7，713個(gè)錯(cuò)義突變、44個(gè)翻譯終止的獲得、16個(gè)翻譯終止的丟失）

5、。
　　3.在41個(gè)個(gè)體中共鑒定出了2.93 M的插入或缺失位點(diǎn)(1-30 bp)。對(duì)這些InDels的位置進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，只有2，991(0.10％)的InDels位于編碼序列內(nèi)，其中29.35％InDels變異的堿基數(shù)為3的倍數(shù)。受InDels影響的基因主要富集在細(xì)胞的一些基礎(chǔ)功能中，比如腺嘌呤、嘌呤ATP、離子結(jié)合（binding of adenyl nucleotide，purine nucleoside，ATP，cati

6、onion，metalion and nucleoside)、蛋白激酶活性(protein kinase activity)。
　　4.為了進(jìn)一步探尋巴克夏豬和其他地區(qū)豬種的親緣性，我們使用基因組中的SNP進(jìn)行了主成分分析。結(jié)果表明，第一特征向量很好的將地緣不同的23個(gè)歐洲豬、17個(gè)亞洲豬和非洲疣豬分開(kāi);第二特征向量很好的區(qū)分了豬（包括家豬和野豬）和其它外群（豬屬的其他近緣物種）之間的生物學(xué)差異。ABBA/BABA分析顯示巴克夏豬

7、擁有更多的“ABBA”SNP位點(diǎn)(0＜D＜1)，表明巴克夏豬比其它五個(gè)歐洲家豬品種含有更多中國(guó)豬的血緣。
　　5.與野豬相比，巴克夏豬具有更低的連鎖不平衡值，揭示了巴克夏豬基因組更低的遺傳多樣性。同時(shí)，我們共鑒定出11.95 Mb（覆蓋基因組的4.75％，包含482個(gè)基因）的基因組區(qū)域受到選擇性清除作用（(P＜10-16，Mann-Whitney U-檢驗(yàn))。與作為背景值的全基因組相比，受選擇區(qū)域擁有更高的log2（θπ比值）以及

8、FST值。受選擇的482個(gè)基因主要富集在免疫（如病毒防御反應(yīng)(defense response to virus，4個(gè)基因，P=0.001)、免疫球蛋白(Immunoglobulin，11個(gè)基因，P=0.001)、生長(zhǎng)（如生長(zhǎng)調(diào)控(regulation of growth，1個(gè)基因，P=0.003)）以及繁殖（如繁殖系統(tǒng)發(fā)育（reproductive developmental process，9個(gè)基因，P=0.005））等過(guò)程。

9、>　　6.除此之外，有8個(gè)受到劇烈選擇的基因與身高相關(guān)。包括整合素樣金屬蛋白酶與凝血酶Ⅰ型-3（a disintegrin-like and metalloprotease domain with thrombospondintypeⅠ motifs-like3，ADAMTSL3），G蛋白歐聯(lián)受體126(G-protein coupled receptor126，GPR126)，鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶依賴的Ⅱ型蛋白激酶(cGMP-dependan