基于全基因組SNP分析8個地方雞品種的遺傳多樣性

武艷平，魏 岳，康昭風，謝明貴，謝金防

(江西省農業科學院畜牧獸醫研究所，南昌 330200)

由于我國各地經濟文化和地理條件的不同，形成了許多各具特色的地方雞品種，這些地方雞資源有豐富的遺傳多樣性和很大的遺傳選擇潛力，為地方雞生產及品種改良提供了素材。江西及周邊地區地方雞品種豐富，江西地方雞品種有崇仁麻雞、安義瓦灰雞、泰和烏雞等8個地方雞品種；廣東省的地方雞有惠陽胡須雞、清遠麻雞等，浙江省的仙居雞、江蘇省的狼山雞等，是我國地方雞品種資源的重要組成部分。這些地方雞品種各具特色，如泰和烏骨雞的藥用性、東鄉綠殼蛋雞所產天然綠殼雞蛋、安義瓦灰雞有類似于烏骨雞的藥用價值等。地方雞品種在早熟性、肉質風味和適應性等方面有突出的特點，但是地方雞大多生長或繁殖性能較低，所以經濟效益較差。為適應市場和經濟需求，生產和研究人員引進了經濟價值較高的外來品種，外來品種的利用和雜交改良提高了經濟效益，但也導致了許多特色基因資源喪失、地方雞品種群體數量下降以及多樣性降低等。因此，開展地方雞的遺傳多樣性和系統關系的研究尤為迫切，通過提高資源研究的水平和完整性，可以加強地方雞遺傳資源的保護，為后續資源開發利用提供基礎和依據[1-5]。利用多種分子標記對地方雞的遺傳多樣性和系統進化的研究已有很多[6-9]。近年來，全基因組SNP芯片被應用到農業的各個方面，包括分子檢測、育種以及保種等[10-12]，劉彬等[13]利用SNP芯片分析青峪豬保種群體的遺傳結構表明,保種群體在閉鎖的繼代繁育過程中存在群體遺傳多樣性損失,需要加強選配或導入外血以確保青峪豬遺傳資源的長期保存。蔡春波等[14]運用SNP芯片評估馬身豬保種群體的遺傳結構，結果表明馬身豬保種群體的遺傳多樣性較豐富,但近交程度高,家系少需擴大保種群體數量,降低近交系數。許多學者利用雞的SNP 60K芯片開展遺傳多樣性分析[15-16]、繁殖、肉質和生長等性狀的研究[17-18]。SNP芯片工作原理是利用固定的標記DNA序列與待測基因組發生堿基互補配對，從而精準鑒定遺傳變異信息。全基因組SNP芯片的出現為遺傳多樣性、群體遺傳結構以及遺傳進化等研究提供了有效的途徑和方法，國內外開展了很多基于全基因組的遺傳多樣性和系統關系的研究[19-24]。

本研究將就江西及周邊省份地方雞品種進行全基因組SNP檢測，分析地方雞品種多樣性、群體結構、網絡關系及系統進化等。通過對檢測結果不同變異位點分析，了解品種的遺傳多樣性，確定品種間的遺傳關系，為地方雞品種資源的保護和開發利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

8個地方雞種共125個血樣分別采自各個地方雞保種場、養殖場和保種中心。各品種樣本數量及產地見表1。每只雞翅靜脈采血，采用DNA提取試劑盒提取血液DNA, 利用DNA濃度儀檢測提取的DNA濃度，取部分樣稀釋至100 ng·mL-1,-20 ℃保存備用。

1.2 方法

質檢合格的 DNA 樣品采用雞的Illumina 60K芯片進行SNP分型，然后按照以下標準進行質控：先去除性染色體上的位點，再選擇 SNP 檢出率大于 0.9 和最小等位基因頻率大于 0.01 的位點進行后續分析。

1.3 數據處理

利用 PLINK v1.07軟件計算各品種多態性位點比例、SNP 位點期望雜合度(He)以及個體間遺傳距離，MEGA7.0軟件用于堿基變異位點、系統進化分析[25]。GCTA v1.02[26]軟 件 用于主成分分析。分子差異等級分析(analysis of molecular variance，AMOVA)在ARLEQUIN 3.0統計軟件計算獲得[27]。使用powermarkerV3.25對樣本數據進行雜合度及遺傳距離分析。

2 結 果

2.1 雞的60K芯片多態性分析

對樣本數據進行統計處理,選擇檢出率大于90%的樣本,并且MAF(minor allele frequency)大于5%的位點進入后期分析，最終得到45 647個位點上的數據用于群體結構分析, 為消除LD 的影響，使用plinkv1.07的IBS 聚類法對樣本進行篩選，以25個SNP為一個窗口, 5個SNPs 為步長，對常染色體上的SNP標記進行篩選，基予得到的獨立12 045個SNPs 計算樣本之間的IBS 距離，并進行MDS(多維度)分析，見圖1。不同地區的地方雞沒有明顯的地域差異，崇仁麻雞與其它品種距離較遠，可能是因為選擇了崇仁麻雞的選育品種，經過長時間的選育，與其它未選育的地方雞距離越來越遠。

2.2 芯片遺傳多樣性分析

選擇MAF>0.2的位點，共31 943個。使用powermarkerV3.25對樣本數據進行雜合度及遺傳距離分析。雜合度是從一個基因庫中隨機抽出的一個位點的兩個拷貝為非純合基因的概率。遺傳雜合度的大小可近似反映出遺傳結構變異的高低，遺傳雜合度越大，表示品種變異程度越大。本研究的各位點的平均基因多樣度0.442 1和平均遺傳雜合度0.382 1。多態信息含量值是衡量基因變異程度高低、反映遺傳信息的多少的指標。多態信息含量是等位基因頻率和等位基因數的變化函數。當位點PIC>0.5時，該位點為高度多態位點；當位點0.25

2.3 遺傳距離分析

本研究利用 PLINK 軟件計算所有兩兩個體間的遺傳距離，8個地方雞種個體間的遺傳距離范圍在 0.000～0.415。品種內部的個體的遺傳距離要小于 2 個品種間的個體的遺傳距離，同一品種的所有個體能夠聚在一起。品種間的遺傳距離見表4，品種間的遺傳距離在 0.254 9～0.360 9，修水黃羽烏雞和泰和烏雞的遺傳距離0.254 9，東鄉綠殼蛋雞和崇仁麻雞的遺傳距離0.306 9。安義瓦灰雞與其它品種的遺傳距離在0.274 7和0.340 8之間，其中和修水黃羽烏雞遺傳距離最近，和崇仁麻雞遺傳距離最遠。修水黃羽烏雞與其它品種有相對較近的遺傳距離。

表2 部分位點雜合度及PIC統計

表3 部分位點等位基因統計

表4 8個品種間的遺傳距離

3 討 論

3.1 江西省及周邊地區地方雞遺傳多樣性

江西省及周邊地區地方雞遺傳資源豐富，是遺傳多樣性的重要組成部分,蘊藏著許多獨特的性狀。遺傳多樣性越高，種群選擇潛力就越大。賈曉旭等[28]對5個江蘇省地方雞品種進行遺傳多樣性和群體結構分析，結果顯示有些群體遺傳多樣性較低，品種間分化不顯著，推測可能受到了外來品種的侵入。該研究結果為江蘇地方雞遺傳資源的保護和開發利用提供了遺傳背景信息。王珍珍等[29]通過對浙江省境內6個雞品種的遺傳多樣性研究，分析了品種間的遺傳距離，結果顯示6個群體遺傳多樣性均較高，其中遺傳多樣性最高是白耳黃雞，通過多樣性研究完善了浙江省主要雞品種的遺傳信息，為地方雞遺傳資源的保護及開發利用提供了基礎資料。黃玲玲[30]對浙江省地方雞品種進行了系統進化研究，結果表明7個群體分為兩支,第1分支為白耳黃雞和鵲山雞，第2分支為仙居雞與龍游麻雞聚合后,再與宮廷黃雞、絲羽烏骨和雞蕭山雞聚為一起。7個地方雞品種群體分化程度較低，群體間基因交流水平較高，推測浙江品種雞群體之間基因流動頻繁，從而抑制群體遺傳分化。唐修君等[31]利用Cytb基因全序列分析江西4個地方雞品種多態性和遺傳起源，結果顯示白耳黃雞和安義瓦灰雞的遺傳多樣性較為豐富，泰和烏雞群體相對較為穩定。李國輝等[32]基于RAD-seq技術分析邊雞保種群體的遺傳進化，結果表明,邊雞與大骨雞、安義瓦灰雞及狼山雞聚為一類,親緣關系較近?；蚬δ芊治龅慕Y果有助于了解地方雞的特性，為我國地方雞種的遺傳進化、種質特性評價及品種保護提供理論依據。本研究利用60 KSNP芯片分析江西及部分周邊省份的8個地方雞品種的遺傳多樣性，多態信息含量大于0.25，屬于中度多態，表明地方雞有豐富的遺傳多樣性，泰和烏雞和修水黃羽烏雞這兩個烏雞品種相較于其它品種有較近的遺傳距離,與王海龍等[33]研究結果一致，其利用線粒體DNA分析了四川3個地方雞品種的系統進化關系，發現這3個品種有較高遺傳多樣性，并且2個烏骨雞品種聚在一起。

3.2 地方雞的保種和利用

現在地方雞品種資源主要根據地理位置、表型性狀及分布特點來確定,對地方雞的起源、遺傳多樣性信息及遺傳關系并沒有進行充分研究。隨著分子生物技術的迅速發展，研究生物遺傳信息的手段有了極大的豐富,通過遺傳背景的研究可以幫助研究人員準確地掌握和科學地分析生物遺傳特點和特性，為更好地研究生物本質提供了依據。利用分子生物技術分析種質資源遺傳信息,為有效地保護生物多樣性提供科學的依據和手段。Guo等[34]基于表型和基因組信息評價北京油雞保種群保種情況，結果顯示，1979—2019年以來,北京油雞保種群體鳳冠、脛羽、五趾等典型的外貌特征明顯且百分比穩定;近交系數增長緩慢,國家級北京油雞保種場隨機交配保種群體的保種工作是十分有效的。Liu等[35]開發了一個55K基因芯片，適用于地方雞和商業配套系，該芯片可以有廣泛的應用，如基因組選擇育種，特定性狀選育以及雞種的多樣性研究等。將芯片用于地方雞的保種和利用已有報道，李凱航等[36]采用“京芯一號”SNP芯片對現有60個家系的浦東雞群體進行了群體結構分析。結果顯示，浦東雞群體遺傳多樣性較低，選育程度較高，通過聚類分析劃分家系，提出適合的配種方案。Li等[37]利用全基因組SNP相互作用分析雞的體重生長規律，結果表明，雞體重遺傳網絡具有動態性和時間依賴性。韓威等[38]利用全基因組SNP標記分析9個地方雞種的遺傳進化，研究結果在全基因組水平上揭示了部分地方雞種遺傳結構和選擇馴化，也為進一步發掘重要功能基因奠定了基礎。Mao 等[39]利用全基因組SNP數據研究江西地方雞種黑羽選擇的群體結構和特征，發現了黑色羽毛的候選基因，為進一步鑒定雞黑色羽毛突變提供了依據。莫國東等[40]利用微衛星和線粒體DNA分子標記分析了廣西三黃雞的遺傳多樣性并對其保種效果進行了分析,結果表明，廣西三黃雞具有較為豐富的遺傳多樣性,有些保種場需進一步提純保種。本研究利用60K SNP芯片分析了8個地方雞品種的遺傳多樣性以及品種的遺傳距離等，分析各個雞品種多態位點和特異單倍型，通過對各個雞品種遺傳信息的分析，探討可能的來源和遺傳關系，為地方雞品種的保種以及專門化品系的培育提供參考。修水黃羽烏雞是新發現的品種，還未經選育的傳統原始品種，遺傳多樣性高，在保護好特異性品種資源的同時，可以進一步完善良種繁育體系，加強品系選育。泰和烏雞與修水黃羽烏雞和安義瓦灰雞有較近的遺傳關系，在后續的研究中，可以針對烏骨雞進行專門的研究，進一步了解烏骨雞的起源進化，為烏骨雞的保種和開發利用提高理論依據。

4 結 論

通過對8個地方雞品種的全基因組SNP分析，發現各個品種在各位點的基因多樣度和遺傳雜合度較高，多態信息含量為中度多態，表明8個地方雞品種有較豐富的遺傳多樣性,可為以后品種開發利用提供遺傳素材；MDS(多維度)分析(圖1)發現，不同地區的地方雞沒有明顯的地域差異，可能存在不同程度的基因交流；遺傳距離分析表明兩個烏雞品種(泰和烏雞和修水黃羽烏雞)和安義瓦灰雞品種有相對較近的遺傳關系，為進一步研究烏雞的起源進化提供了理論基礎。