蒙古羊全基因组测序及基于转录组分析的抗寒性状遗传基础研究

【摘要】蒙古羊是我国古老的绵羊品种,以其抗逆性强、肉品质好而著称,其基因组中蕴藏着大量宝贵的遗传资源。本研究利用IlluminaHiseq2000测序平台和鸟枪法策略对蒙古羊进行了全基因组测序,为蒙古羊抗寒、抗病性强等优良性状相关基因的筛选提供了基础。测序结果显示蒙古羊基因组大小为2.91Gb,基因组组装的contigN50的长度为20.1K,scaffoldN50的长度为2731.3K,平均GC含量为42%,平均覆盖深度达到40÷以上。重复序列的大小为1.01Gb,占基因组的34.71%,其中转座因子占90%以上。利用基因结构预测和功能预测,蒙古羊基因组中约有21,704个基因,其中能确定功能的数有20,600个,占基因总数的96.70%,非编码RNA的大小占基因组的0.015%。蒙古羊基因组共鉴定了17,015个基因家族,其中特有家族为30个,没有聚类的基因有1,063个在上述研究的基础上,采用aCGH芯片技术,以绵羊基因组序列为信息设计探针,构建了蒙古羊、哈萨克羊、藏羊、湖羊和杜泊羊的拷贝数变异多样性(CNVs)图谱。结果显示,共检测出51个CNVRs,包括24个扩张型,22个缺失型和5个扩张-缺失型。通过功能注释和代谢通路分析,发现在蒙古羊和藏羊基因组中血红蛋白基因存在拷贝数扩张,可能与两种绵羊长期在高原低氧环境中的适应有关。针对蒙古羊的抗寒性状,以杜泊羊为对照,采用Illumina/Solexa测序技术,对两种绵羊在寒冷条件下的脂肪、肌肉、肾上腺和下丘脑四种组织进行转录组测序分析,分别筛选出529、75、268和161个差异表达基因。对脂肪组织的差异表达基因进行KEGG通路分析,结果显示主要参与到脂肪细胞分化、脂类合成、能量代谢调控等生物学过程。筛选到上调表达基因133个,其中RXR、FATP、AQP7参与到PPAR信号通路中,主要功能是促进脂肪细胞的分化和长链脂肪酸的转运GPAT3、ALDH2参与到甘油酯类代谢通路中,调控甘油三酯的合成；IRS1和LEP参与能量代谢的调控：核糖体28S亚基和18S亚基参与蛋白质合成作用。选择出在脂类合成和能量代谢中起重要作用的10个差异表达基因做q-PCR验证,结果与转录组测序相一致。在寒冷条件下,蒙古羊脂肪组织中脂类合成和能量代谢水平高于杜泊羊,同时蛋白质合成更旺盛,表明蒙古羊通过积累脂肪和增加代谢产生能量以抵抗热量的消耗,脂肪组织对蒙古羊的冷适应性起重要作用。蒙古羊转录组数据库的建立,揭示了该品种抗寒性状的遗传基础。
【作者】侯成林；
【导师】周欢敏；
【作者基本信息】内蒙古农业大学，动物遗传育种与繁殖，2014，博士
【关键词】蒙古羊；高通量测序；抗寒性；拷贝数变异；转录组；差异表达基因；

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