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为探究斗鸡起源、遗传渗入及关键基因,研究人员基于斗鸡、中国本土鸡、商业鸡和野生原鸡全基因组数据,开展种群结构、选择信号和基因组渗入分析。结果发现斗鸡多起源,确定多个候选基因及渗入事件,为斗鸡资源保护利用等提供依据。
在动物世界里,鸡可是人类生活中的 “明星” 物种。家鸡数量庞大,每年全球产量超 250 亿只,为人们提供了优质又廉价的动物蛋白,在经济领域有着举足轻重的地位。而斗鸡,作为鸡家族中独特的一员,凭借其强壮的肌肉、好斗的性格,成为研究肌肉发育和行为模式的绝佳对象,也是不可多得的育种材料。但它就像一个神秘的宝藏,藏着许多待解之谜。比如,全球斗鸡到底是源自一处,还是多地起源?斗鸡和其他鸡种之间有没有基因交流,这些交流又给斗鸡带来了哪些变化?在过去的研究中,虽然对部分中国斗鸡和国外斗鸡有所探索,但缺乏全面深入的全球性研究。正因如此,解开斗鸡的遗传密码迫在眉睫,这不仅能让我们更了解斗鸡,还能为家鸡的遗传改良提供关键线索。
为了揭开这些谜团,西南大学和河南农业大学的研究人员踏上了探索之旅。他们精心挑选了来自全球的 231 只鸡个体,其中包括中国河南斗鸡、其他中国本土斗鸡、国外斗鸡、中国本土鸡、商业鸡以及野生原鸡。通过对这些鸡进行全基因组测序和深入分析,研究人员收获颇丰。该研究成果发表在《Journal of Animal Science and Biotechnology》上。
研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先是全基因组测序技术,对 13 只河南斗鸡进行测序,并收集其他 218 只鸡的基因组数据。接着,利用生物信息学工具,如 Trimmomatic 去除低质量数据,BWA-MEM 算法将数据比对到参考基因组,GATK 进行单核苷酸多态性(SNPs)的检测和筛选。然后,通过构建系统发育树(NJ 树)、主成分分析(PCA)和 ADMIXTURE 分析等方法探究种群结构,运用 Fst、π-Ratio 和 XP-EHH 等方法进行选择信号分析,借助 Treemix 和 D - 统计等手段开展基因组渗入分析。
下面来看看具体的研究结果:
- 测序和基因组变异:对 13 只河南斗鸡全基因组测序,平均深度达 11.10×,结合公开数据共获得 218 个鸡基因组序列。测序覆盖度约 10.95×/ 个体,识别出 17,563,493 个 SNPs。这些 SNPs 大多分布在基因间区(52%)和内含子区域(28%),外显子仅占 1.6%,其中包含非同义 SNPs 和同义 SNPs。
- 种群遗传结构和关系:通过 ADMIXTURE、PCA 和 NJ 树分析发现,不同鸡种群呈现出明显的地理分布模式。亚洲鸡(包括斗鸡和其他中国本土鸡)与欧美鸡在遗传上差异显著。亚洲鸡在 K=3 时进一步分为两个亚群,这一结果在 PCA 和 NJ 树分析中也得到了验证。
- 全基因组选择扫描分析:综合运用 Fst、π-ratio 和 XP-EHH 方法,研究人员在斗鸡群体中确定了候选选择区域和基因。三种方法共鉴定出 949 个独特候选基因,其中 15 个基因在三种方法中都被检测到。功能富集分析显示,这些候选基因涉及 “受体介导的内吞作用”“肌节” 等多个生物学过程,以及 “NOD 样受体信号通路” 等信号通路。像 ETV1、DGKB 等基因,对斗鸡的神经发育、肌肉和骨骼发育以及战斗性能至关重要。
- TreeMix 分析和 D - 统计揭示斗鸡与野生原鸡的基因流:TreeMix 构建的最大似然(ML)树显示,野生原鸡与斗鸡之间存在基因流动,比如灰原鸡(G. sonneratii)与欧美斗鸡、红原鸡指名亚种(G. g. gallus)与东南亚斗鸡之间。D - 统计也证实了这些基因流,还发现灰原鸡向欧美斗鸡、红原鸡指名亚种向东南亚斗鸡的基因渗入事件,并且计算出了渗入比例。
- 灰原鸡向欧美斗鸡的基因渗入:研究检测到 181 个灰原鸡向欧美斗鸡渗入的候选基因。这些基因在 “谷氨酸能突触”“骨骼肌卫星细胞增殖调节” 等功能上富集。以 MYBPHL 基因为例,通过构建 ML 树、分析 dxy 和基因变异,确认了该基因区域的渗入事件。
- 红原鸡指名亚种向东南亚斗鸡的基因渗入:发现 436 个东南亚斗鸡与红原鸡指名亚种存在基因混合信号的基因。这些基因在 “神经元投射”“神经活性配体 - 受体相互作用” 等功能和信号通路中富集。CPZ 基因是候选渗入基因,通过构建 ML 树、分析 dxy 和基因变异,证实了该基因区域的渗入事件。
研究结论和讨论部分意义重大。研究人员证实了斗鸡具有多起源,这一结论与以往研究相互印证。同时,确定的多个候选基因,解释了斗鸡肌肉发达、好斗等独特特征的遗传基础。更重要的是,首次发现野生原鸡与斗鸡之间存在基因渗入现象,尽管渗入基因的具体功能还需进一步研究,但这一发现为后续实验指明了方向。该研究为斗鸡遗传资源的保护和利用提供了坚实的理论依据,有助于深入理解鸡的肌肉发育机制和行为模式,还能为家鸡的遗传改良提供宝贵的遗传资源,在斗鸡研究领域具有开创性意义,为后续相关研究奠定了重要基础。