重磅!安諾Hi-C助力北京烤鴨登頂Nature子刊
2018.07.20

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吃烤鴨關注自己體型大多數人都能做到,但關注鴨子的體型大概真的只是學術帝們的專長了~你一定不知道能被絕品佳肴欽點的優良品種--北京鴨,是如何集美味與科研價值于一身,同時被美食家和研究者親睞,直到登上學術榜的頭條。今天,小編就來給各路吃貨長長見識~

近日,安諾基因助力西北農林動科學院及中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所,在北京鴨重要經濟性狀遺傳機制解析上取得關鍵進展,綜合WGS、RNA-seq、Hi-C等技術,成功解析定位出北京鴨體型羽色相關的主效基因。相關研究成果An intercross population study reveals genes associated with bodysize and plumage color in ducks于7月17日在自然子刊《Nature Communications》在線發表,并被列為該期刊當期亮點推薦論文。研究結果為系統解析動植物品種改良機制提供了經典范例,并為畜禽分子育種提供了理論基礎。值得一提的是,首個鴨子三維基因組的研究被同時報道,安諾基因Hi-C團隊有幸參與其中。


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      研 究 背 景       


 

 

北京鴨是世界著名家禽品種,其羽毛潔白,生長速度快,42天即可出欄上市,成年個體體態健碩,體重約3.5千克,相比野鴨或地方品種大2到3倍。憑借其杰出的生產性能,成為全球肉鴨行業的主導品種,更是馳名中外的北京烤鴨的原料。

然而,每當口感俱佳,身心沉醉之時,你有沒有想過,這些歷經百年選育的優良品種,在羽色、生長速度快等優良性狀上,相關基因發生了怎樣的變化?研究者發現,雜交后代群體羽色分化由單個基因決定,由于一個6.6 kb的大片段序列插入到MITF基因中,導致其負責黑色素合成的轉錄本被完全抑制表達,黑色素合成途徑被關閉,從而形成了北京鴨潔白的羽毛。同時,由于遠程增強子的一個自然突變,致使在胚胎期發揮促進生長作用的IGF2BP1基因在北京鴨出殼后仍持續表達,提高了對飼料利用效率從而體格變大。

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研究對象:40只綠頭野鴨、30只北京鴨、1026只雜交二代個體

合作單位:西北農林科技大學、中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所

發表期刊:Nature Communications (IF=12.4)

發表時間:2018年7月

      

      研 究 結 論       


1

基因組重測序和變異檢測


 

作者構建了大規模綠頭野鴨與北京鴨的雜交后代群體,對1026只雜交二代個體及其祖代親本(40只綠頭野鴨、30只北京鴨)進行全基因組重測序,鑒定了12.7 million SNPs和0.83 million InDel(≤6 bp)。

2

種群結構


PCA分析顯示,綠頭野鴨、北京鴨、代表性地方品種家鴨呈單獨的集群,綠頭野鴨和地方品種家鴨源于單一的馴化。在北京鴨和Gaoyou duck之間有一個輕微的基因流,而后者位于京杭大運河的南部,與北京有直接的關聯。

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圖1北京鴨的起源及進化

3

MITF基因與羽毛顏色有關


轉錄因子MITF在黑色素形成中發揮重要作用,MITF突變導致色素減少和各種缺陷。分析發現北京鴨的MITF發生突變,為了確定MITF突變對北京鴨羽毛顏色的影響,對76個有色鴨和30個白色北京鴨進行GWAS分析,發現MITF是北京鴨白色羽毛的唯一候選基因。進一步分析發現一個6.6 kb的大片段序列插入到MITF基因中,導致其負責黑色素合成的轉錄本被完全抑制表達,黑色素合成途徑被關閉,從而形成了北京鴨潔白的羽毛。

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圖2 北京鴨羽色白化的遺傳機制


4

IGF2BP1增大體型


分析發現,位于chr28末端的IGF2BP1基因在北京鴨中持續表達,但在黑頭野鴨中幾乎沒有表達,作者通過qPCR進一步驗證了孵化后第一天和第2, 4, 8周IGF2BP1的表達水平。為了準確研究影響IGF2BP1表達的順勢調控位點,作者進行了重組分析,發現IGF2BP1表達水平(與體型大小有關)與~100 kb區域(chr28: 4,413,785-4,513,671)的變異有關,該區域位于IGF2BP1上游148 kb。為了避免基因組組裝錯誤導致的遠距離調控分析有誤,作者通過Hi-C數據對chr28末端區域進行了互作熱圖驗證,發現組裝效果良好,沒有明顯大規模的片段倒置。

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圖3 IGF2BP1調控區域研究

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圖4 全部染色體和chr28末端區域Hi-C互作熱圖

中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所周正奎副研究員、西北農林科技大學博士生李鳴、程紅、北京畜牧獸醫研究所博士生凡文磊、北京林業大學袁崢嶸副教授為共同第一作者,西北農林科技大學姜雨教授和北京畜牧獸醫研究所侯水生研究員為共同通訊作者。

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2015年初,安諾基因首次在國內推出動物群體Hi-C和單細胞Hi-C測序服務,隨后將人類染色體三維構象解析的分辨率提升至1kb的世界頂尖水平,同年12月在國內首次推出植物Hi-C測序服務。四年來,安諾Hi-C技術不斷發展,眾多研究者利用安諾Hi-C技術取得了豐碩的成果。作為國內三維基因組測序技術的領導者,安諾基因與法國居里研究所、中國農業大學、中科院動物所、西南大學、南京醫科大學等多家科研院所深度合作,相關研究成果已發表在NatureNature communicationsGenome BiologyMolecular Plant等國際高水平期刊,累計IF 91.57,平均IF 13.04。安諾Hi-C,期待與您一起換個視角做測序,共同探索染色質三維結構之美。

640.webp (13).jpg點擊“閱讀原文”免費閱讀并下載論文:An intercross population study reveals genes associated withbody size and plumage color in ducks。

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