利用二代测序挖掘鸡拷贝数变异及影响饲料效率

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1、利用二代测序挖掘鸡拷贝数变异及影响饲料效率第一章文献综述1.1测序技术的概述畜禽一直以来都是人类主要的食物，对其进行遗传改良是畜禽育种工作的重点。然而利用传统的育种方法进行选择时，准确性较差且周期较长，难以获得理想的遗传进展。自孟德尔遗传定律发现以来，人们开始认识到不同品种或者个体间的外貌特征，生产性能以及抗病力等性状主要是由其遗传物质决定的。随后，DNA双螺旋结构以及中心法则的提出进一步深化了遗传学理论基础。因此，动物遗传学和育种学开始作为研究和培育优良品种的理论依据。对于每个生物体来说，其核基因组包含了其所有的遗传信息。如何快速

2、并准确地挖掘大量个体基因组内的遗传变异并将其作为选种的分子标记对于动物育种具有十分重要的作用。为了准确地解读基因组的遗传信息，科学家们先后研发出了很多种不同的DNA测序方法。DNA测序技术即指利用一定的生物学手段真实检测出DNA片段上的4种碱基构成和相应的排列顺序，进而比较全面地揭示基因组序列的复杂性,多样性和特异性。1977年英国的FrederickSanger及其同事发明了双脱氧链终止法即Sanger测序法，标志着第一代测序技术的诞生。随后，为了增加测序速度和通量，以lumina公司的Solexa技术，Roche公司的454技术

3、以及ABI公司的SOLID技术主导的第二代测序技术应运而生。目前第二代测序技术正被广泛地应用于人类，模式生物以.及动植物基因组研究中，推动着分子生物学和基因组学研究的快速发展。最近几年在测序技术领域又有了新的里程碑，就是以单分子测序为特点的第三代测序技术已经出现，其主要优势在于直接进行单个分子的测序，不再需要进行PCR扩增，因而准确性较高。时至今日，DNA测序技术已经成为了现代生命科学研究中的核心技术之一。利用测序技术对畜禽基因组遗传信息的解析将有助于更好地了解和掌握重要经济性状的遗传规律，利用和保护各种种质资源，优化育种途径和策略

4、以及加快遗传改良进程。1.2拷贝数变异的研究进展对畜禽重要经济和抗病性状的育种实践表明，进行遗传改良的理论基础在于利用群体中存在的遗传变异。研究发现畜禽基因组内存在着大量的遗传变异(Freeman,etal.2006，Doan,etal.2012),根据其存在形式，大致可以分为以下四类，包括单核苗酸多态性（SingleNucleotidePolymorphism,SNP),2-50bp之间的小片段插入和缺失（InsertionandDeletion,INDEL),50bp-3Mb的拷贝数变异（CopyNumberVariation,

5、V)以及3Mb以上的大片段结构变异（Structuralvariation,SV)。正是由于这些不同形式的遗传变异，才导致了不同个体和群体之间各具特色的形态特征和生产性能。随着生物学技术和基因组学的发展，拷贝数变异的结构特征和作用机制正受到科学家们的广泛关注和重点研究。SNP是基因组中最常见的遗传变异。自从被发现以来，因其数量多，分布广，易分型且遗传稳定性好等优点，已经成为目前研究复杂性状及疾病最常用的分子标记(Sachidanandam,etal.2001,anolio,2009)。而随着高通量技术的快速发展及对基因组结构研究的日

6、益深入，基因组中另外一些遗传变异及DNA多态形式陆续被发现，拷贝数变异就是其中之一。..第二章利用全基因组重测序检测鸡基因组拷贝数变异2.1引言鸡不仅可以作为人类所需蛋和肉等优质蛋白质食品的，在基因组研究中也是一种重要的生物模型。作为鸟类中的代表物种，对其基因组的探索，有利于揭示不同物种间的进化历程并促进整个鸟类基因组学的研究。随着2004年鸡全基因组序列图谱和第一代SNP图谱的完成，从而掀起了对鸡结构基因组和功能基因组研究的热潮。自从SNP作为第三代分子标记以来，人类利用基因组中大量的SNP与不同的性状进行了全基因组关联分析，得到

7、了很多与之相关的致因突变和候选基因。然而基因组中的SNP尚不能解释一个性状所有的遗传变异，一部分原因就是由于基因组中存在对表型也有一定影响的其他变异类型，拷贝数变异就是其中一类重要的变异类型。拷贝数变异在人类以及动植物基因组内广泛存在，覆盖率较高，并且与很多重要经济性状和疾病相关。如在家禽中，拷贝数变异导致了豆冠，快慢羽和真皮黑色素沉积等性状的产生。因而，对鸡基因组内进行深入的拷贝数变异分析具有十分重要的意义。目前研究拷贝数变异的平台主要有两种，SNP芯片和aCGH芯片。这两种芯片各有优缺点，其中主要的限制因素是检测拷贝数变异的分辨

8、率和敏感性较低，很难区分出基因组内较小的拷贝数变异，同时也难以区别其变异类型。而近年来兴起的二代测序技术以及各种生物信息学方法为拷贝数变异提供了更为准确的检测手段。在通量和深度足够的情况下，二代测序技术甚至能精确检测拷贝数变异的断点位