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利用基因芯片开展广西麻鸡2个群体亲缘关系的遗传分析

2021-08-15屠云洁唐燕飞蒋华莲刘一帆单艳菊姬改革巨晓军邹剑敏束婧婷

中国畜牧杂志 2021年8期
关键词:亲缘灵山遗传

屠云洁,唐燕飞,蒋华莲,刘一帆,单艳菊,姬改革,巨晓军,章 明,邹剑敏,束婧婷*

(1.江苏省家禽科学研究所,江苏省家禽遗传育种重点实验室,江苏扬州 225125;2.广西富凤农牧集团有限公司,广西南宁 530024)

广西麻鸡在马山县称为里当鸡,在灵山县称为灵山香鸡,属兼用型地方品种。里当鸡是马山县东部石山区8 个乡镇的优质特产,其体型适中、皮黄、肉质细嫩、口感香甜,是上等的肉质补品。灵山香鸡具有悠久的养殖历史,其祖先为野生红原鸡,又称北部湾原鸡,是中国原始鸡种3 个亚种之一;经过多年选育,灵山香鸡已成为广西优良的地方优质肉鸡品种,其体躯矮小紧凑、肉嫩滑、鸡味香浓、肌内脂肪含量高[1-2]。里当鸡与灵山香鸡分别于2004 年和2007 年通过广西自治区畜禽品种审定委员会审定,均被认定为广西地方鸡品种;2009年7 月又通过国家畜禽遗传资源审定委员会现场测定,并建议2 个鸡种合并,命名为“广西麻鸡”。2010 年1 月,广西麻鸡正式通过国家畜禽遗传资源委员会认定[3-5]。

作为深受消费者喜爱的地方品种,里当鸡和灵山香鸡具有耐粗饲、善飞翔、觅食能力强、肉质细嫩、气味香浓等特点,但都存在体型较小、生长较慢、产蛋较少、饲料转化率偏低等缺点,制约其产业化发展,因此需要开展本品种选育,并导入生产性能更高的品种,以培育出生产性能更高、品质更优的优质肉鸡配套系,更好地促进广西麻鸡的开发利用。

近年来,广西富凤农牧集团有限公司联合江苏省家禽科学研究所对广西麻鸡2 个群体(即里当鸡和灵山香鸡)进行了系列选育,以提高其生长速度、繁殖性能等。经过几个世代的选育,广西麻鸡2 个群体生产性能明显提高。为了研究里当鸡和灵山香鸡之间的亲缘关系,更好地培育富凤麻鸡配套系,本实验利用芯片(55K)技术开展2 个群体的亲缘关系分析,为培育市场需求的优质麻鸡配套系提供参考和帮助。

1 材料与方法

1.1 实验动物 里当鸡(MA):来源于广西马山县,广西富凤农牧集团有限公司2003 年从广西马山县里当乡收集里当鸡9 600 枚种蛋,出雏7 072 只鸡苗,经过近十年闭锁繁育,2012 年开始组建家系选育,上笼母鸡测定数1 300 只以上,每个世代组建家系数60 个以上,重点选育繁殖性能、群体均匀度、性成熟。

灵山香鸡(MB):来源于广西灵山县,广西富凤农牧集团有限公司2002 年从广西灵山县兴牧公司购进了1 日龄灵山香鸡雏鸡10 000 只,经过十年闭锁选育,2012 年建成了广西区级广西麻鸡保种场。2012 年开始组建家系选育,上笼母鸡测定数1 300 只以上,每个世代组建家系数60 个以上,重点选择早期增重、均匀度、早熟性、胸腿肌发育,同时兼顾羽毛生长速度。

1.2 样品采集和SNP 基因分型 从MA 和MB 群体中分别随机抽取25 只鸡(公鸡13 只,母鸡12 只),翅静脉采血1 mL,ACD 抗凝,-20℃保存,备用。利用DNA 提取试剂盒(天根生化科技(北京)有限公司)提取DNA。利用京芯一号芯片(55 K,北京康普森生物技术有限公司)对MA 和MB 群体进行遗传分析,获得基因分型数据。对基因型数据进行质控(Plink(V1.90)软件),保留分型最好的位点进行后续遗传分析。本实验基因型数据质控标准如下:只使用常染色体上的位点;检出率大于90%;最小等位基因频率大于0.05。

1.3 主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)分析群体遗传结构 利用PCA Plink(V1.90)PCA 分析MA 和MB 2 个群体的遗传结构[6]。

1.4 基于G 矩阵(二维树状数组)分析基因组亲缘关系G 矩阵是使用全基因组标记构建的基因组关系矩阵[7]。利用Gmatrix(V2)+R 软件,通过G 矩阵分析2 个群体的亲缘关系。

1.5 基于状态同源(Idengtical by state,IBS)的距离矩阵分析 使用Plink(V1.90)+R 软件,通过IBS 的距离矩阵分析广西麻鸡2 个群体个体间的亲缘关系。

1.6 聚类分析 实验基于SNP 基因分型数据进行构建系统进化树,使用Mega X(V10.0)+R 软件,通过邻接法(Neighbor-Joining,NJ),基于IBS 遗传距离分析结果对样本进行聚类[8]。

1.7 近交系数分析 利用Plink(V1.90)计算个体中基于长纯合片段(Runs Of Homozygosity,ROH)的总长度占常染色体基因组总长的比例,得到基于ROH 的近交系数。

2 结果与分析

2.1 PCA 分析 通过PCA 结果可以初步了解群体的遗传结构。通常2 个群体的个体空间直线距离越近,遗传关系越近;个体空间直线距离越远,遗传关系就越远。从图1 可以看出,来自MA 和MB 的个体随机聚在一起,没有出现明显分别聚类的现象,说明这2 个群体的遗传背景相似。

图1 MA 和MB 的PCA 结果

2.2 亲缘关系分析 由图2 和图3 可知,MA 与MB 群体中大多数样本亲缘关系较远,只有少数个体亲缘关系较近。

图2 G 矩阵分析结果

图3 IBS 矩阵分析结果

2.3 聚类分析 由图4、图5 可知,MA 和MB 的公鸡群体分别被聚为一大类,MA 和MB 公母混合的群体也分别被聚为一类,说明MA 和MB 群体间亲缘关系较远。

图4 MA 和MB 公鸡NJ 聚类分析结果

图5 MA 和MB 群体50 个个体NJ 聚类分析结果

2.4 基于ROH 的近交系数分析 实验通过对MA 和MB 个体的ROH 长度与数量进行统计,计算出群体平均基于ROH 的近交系数。广西麻鸡群体平均近交系数为0.022 5,MA 和MB 群体近交系数分别为0.018 9 和0.026 2,说明广西麻鸡个体间近交程度低。

3 讨 论

本研究基于芯片基因型数据,通过PCA、G 矩阵、NJ 聚类和近交系数对广西麻鸡2 个群体亲缘关系进行了遗传分析。通过PCA 分析发现,2 个群体来自于共同的祖先,遗传背景相似。相对于根据系谱信息进行的亲缘关系分析结果来看,在标记密度合适的情况下,G矩阵[5]能更真实的反应个体间的亲缘关系。本研究基于55K 芯片开展的G 矩阵分析结果表明,这2 个群体亲缘关系较远。

NJ 聚类分析表明,MA 和MB 个体分别聚为一类。里当鸡和灵山香鸡是经过人们长期选育而成的2 个不同的鸡群,分别来自于广西马山县里当乡和广西灵山县,两地相距超过200 km,均山高坡陡,交通不便。由于灵山香鸡和里当鸡生长速度不同,经过富凤公司多年的闭锁繁育,灵山香鸡的生长速度较快,经过多年选育,群体出现遗传分化,聚类分析表明,MA 和MB 分别聚为一大类,说明2 个群体经过多年的闭锁繁育,亲缘关系相对较远,在利用这2 个群体进行杂交配套利用时能够产生较好的杂种优势,为培育市场需求的优质麻鸡配套系提供参考和帮助。

已有研究表明,ROH 的长度和频率可以反映个体近交情况,推测群体近交历史[9-10]。ROH 的总长越长或数量越多,说明该个体的近交系数就越高,长的ROH片段越多,家系内近交的可能性越高[11]。基于ROH 计算的基因组近交系数比其他多种方法计算的近交系数更能反映群体真实的近交水平[12]。MA 和MB 群体近交系数都很低,说明广西麻鸡2 个群体个体间避免近亲交配,近交程度较低,个体间亲缘关系相对较远。

4 结 论

本研究基于55K 芯片基因型数据,PCA 分析表明广西麻鸡2 个群体的个体随机聚在一起,没有出现明显分别聚类的现象;G 矩阵和NJ 分析结果均表明2 个群体间亲缘关系相对较远,近交系数较低。

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