智利马普切鸡遗传多样性与种群结构的全基因组特征分析：基于DArTseq SNP标记

《Poultry Science》：Genome-wide characterization of genetic diversity and population structure of the Chilean Mapuche fowl using DArTseq SNP markers

　　

马普切鸡是智利最具代表性的动物遗传资源之一，传统上由小规模庭院生产系统维持。尽管其具有文化与生产相关性，但评估其遗传多样性和种群结构的基因组研究仍然有限。本研究旨在利用通过DArTseq技术获得的全基因组SNP标记表征马普切鸡的遗传多样性和种群结构。研究人员分析了代表七个种群的91只鸡，包括三种马普切鸡亚型、Gallina de la Pasión、两个商业品种和一个商业杂交系，使用DArTseq生成的43,017个高质量SNP标记。评估了遗传多样性参数、种群分化（FST）、多变量分析（PCA和DAPC）、系统发育关系、基于sNMF的种群结构以及分子方差分析（AMOVA）。结果显示各群体遗传多样性处于中等水平，期望杂合度介于0.166至0.236之间。马普切鸡变种表现出最高水平的遗传多样性，并形成一个亲缘关系密切的遗传组，分化程度低（FST=0.026–0.032）。相比之下，商业品种表现出更大的遗传差异。种群结构分析一致显示商业群体与地方群体间存在明显分化，而马普切鸡变种共享祖先成分并紧密聚集。AMOVA表明大部分遗传变异发生在群体内（72.93%），13.25%归因于群体间差异。这些发现凸显了马普切鸡的遗传独特性，并为其作为智利宝贵家禽遗传资源的保护和可持续管理提供了基因组基础。

研究背景与立项依据

马普切鸡（Mapuche fowl）是智利最具代表性的动物遗传资源之一，包含Kollonka（无尾型）、Ketro（耳羽型）与Kollonka de Aretes（两型杂交来源，后衍生出北美与欧洲Araucana标准）三个主要亚型，并以蓝绿壳蛋性状兼具文化、历史与生产价值。该资源长期维持于庭院式小规模系统，配种管控弱、生产者间禽只交换频繁，并有商业品种与杂交系偶发性引入，存在基因流失控与遗传侵蚀风险。既往仅有的微卫星研究提示亚型间亲缘近、存在混合，但分辨率不足以刻画全基因组分化；同为庭院系统的Gallina de la Pasión（又称Kike/Kikiriki，矮小型、观赏用）亦缺全基因组证据。因此，研究人员在《Poultry Science》报道了首项以全基因组SNP刻画马普切鸡及其对照群体遗传多样性与种群结构的工作，为地方资源保护提供基因组依据。

主要关键技术方法（样本与队列来源）

研究人员在智利Coquimbo至Aysén大区（La Serena至Coyhaique）采集91只鸡，覆盖七组：Kollonka（15只）、Ketro（14只）、Kollonka de Aretes（15只）、Gallina de la Pasión（13只）、Brahma（13只）、Barred Plymouth Rock（13只）、ISA Brown（8只）；除Gallina de la Pasión用带毛囊羽毛提DNA外，余者取肱静脉外周血。基因组复杂度降低采用限制性酶切加条码接头构建文库，Illumina HiSeq 2500单端77 bp测序，DArTsoft14呼叫SNP（0/1/2编码，比对Gallus gallus参考基因组）。质控在R/dartR中完成：个体与位点call rate阈值0.90、MAF≥0.05，留存43,017个高质量SNP。后续依次运行遗传多样性统计（H_o、H_e、F_IS）、两两F_ST与Nei距离、PCA与DAPC（adegenet）、sNMF（LEA包，K=1–10，百次重复取最低交叉熵）、AMOVA（dartR/ade4）。

研究结果

SNP数据集与质控：最终91个体×43,017 SNP，平均测序深度10.04×，总缺失率4.08%，个体平均call rate 0.959（0.729–0.984），无单态或全缺失位点。

遗传多样性：H_o 0.130–0.186，H_e 0.166–0.236；马普切三亚型最高（Ketro H_e=0.236、Kollonka de Aretes 0.230、Kollonka 0.227），Barred Plymouth Rock最低（0.166）。F_IS多数为正（Gallina de la Pasión 0.336最高，Kollonka 0.263），ISA Brown为负（-0.049），显示地方群体杂合子偏缺、商业杂交系略超期望。

SNP等位分布：各群体多数位点替补等位计数低，呈罕见等位主导，分布形态相似，印证基因组变异水平可比。

多维结构（PCA/DAPC）：PC1+PC2解释14.37%；Barred Plymouth Rock与Brahma明显分离，马普切三亚型重叠聚集，Gallina de la Pasión沿PC2负向偏移，ISA Brown近马普切簇。DAPC判归率90.11%，商业种与Gallina de la Pasión、Kollonka de Aretes达100%，Ketro 78.57%、Kollonka 60%反映亚型间边界模糊。

种群结构与混合（sNMF）：交叉熵K=7最低（0.58384），支持七祖先组分；商业品种祖源单一，马普切三亚型共享多组分，Gallina de la Pasión呈中间型，与PCA/DAPC/F_ST/Nei一致。

种群分化：F_ST最高为ISA Brown–Barred Plymouth Rock（0.158）与Barred Plymouth Rock–Brahma（0.149）；马普切三亚型间仅0.026–0.032，Gallina de la Pasión对马普切组0.057–0.063，证实地方簇内低分化、商业–地方间中高分化的两级格局。

AMOVA：群体内72.93%、个体内13.82%、群体间13.25%，变异以群体内为主但群体间结构可检。

系统发育：Nei距离最小为Ketro–Kollonka de Aretes（0.0177）、Kollonka–Kollonka de Aretes（0.0190）、Ketro–Kollonka（0.0217）；NJ树将三马普切亚型聚为一支，商业种分居远支，Gallina de la Pasión居中。

讨论浓缩

研究人员指出，4.3万级DArTseq SNP分辨率显著高于微卫星，能稳定刻画地方–商业二分与亚型内共享背景。马普切鸡H_e高于部分商业种，符合庭院系统未受强人工选择而保多样性和预期；F_IS正值源于亚结构、亲交或非随机配种，ISA Brown负值源自分化亲本系杂交致超显。F_ST 0.026–0.032属Wright低分化阈，结合sNMF共享组分与NJ近距，证明Kollonka/Ketro/Kollonka de Aretes并非独立品种，而是共祖基因池下的一个种群复合体（population complex）；表型差异（无尾、耳羽）不等于遗传隔离。Gallina de la Pasión首现全基因组中间祖源，不宜判为隔离种，更似庭院系统中具识别度但含混合背景的地方群体。AMOVA的13.25%组间分量虽小于组内，仍足够支撑保护单元划分。讨论强调保护应兼顾整体基因组多样性与各亚型文化表型，未来可推诊断性SNP面板服务系谱认证、蓝壳蛋原产地命名与基因流监测。

结论翻译

研究人员利用43,017个DArTseq SNP，提供了智利马普切鸡首个全基因组表征。三种马普切变种（Ketro、Kollonka、Kollonka de Aretes）保留了最高遗传多样性，并形成单一亲缘密切的遗传组（F_ST=0.026–0.032），与商业品种明确分化。结果确认马普切鸡是具有共享祖先背景的独特地方遗传资源，并为其保护、品种判定与可持续管理提供了基因组基础。