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新疆地方綿羊品種遺傳多樣性的全基因組評估及功能基因挖掘
2019-09-12 11:02  

該成果被提名爲2019年度自治區自然科學獎一等獎。

項目簡介:本項目圍繞新疆地方品種綿羊遺傳改良過程中亟待解決的關鍵科學問題,從全基因組水平,系統分析了新疆13個地方綿羊品種的遺傳多樣性和選擇信號,全面掌握了品種的親緣關系、遺傳結構和遺傳分化,發掘了與重要表型性狀相關的基因和遺傳突變,爲新疆地方綿羊品種的科學保護和遺傳改良提供了基礎理論、科學數據和有價值的新基因。

1.從全基因組水平系統分析了新疆地方綿羊品種的群體遺傳結構,獲得了LD、ROH、He、Ne、PIC等群體遺傳數據,掌握了品種間的親緣關系、遺傳距離和遺傳分化,證明了新疆地方綿羊品種遺傳多樣性豐富,遺傳多樣性水平與群體大小和地理區域相關,提出了品種保護的優先次序,研究成果爲地方綿羊品種科學保護和合理利用提供了理論依據和科學數據。

2.利用線粒體DNA信息解析了包括新疆綿羊品種在內的歐亞大陸家養綿羊的系統發生關系和種群擴散模式,創新性提出了蒙古高原是綿羊種群擴散的第二個中心,來自中東馴化中心的綿羊沿高加索和中亞地區經新疆遷移到達蒙古高原,再擴散到中國北方和西南地區。這一研究結論豐富和完善了以中東綿羊馴化中心爲核心的種群輻射擴散路線圖。

3.鑒定了不同生態氣候條件下經過長期適應形成的基因組結構特征和相關的功能基因。通過對分布在世界範圍的32個綿羊品種遺傳數據與9個氣候環境因素的全基因組水平選擇性檢驗分析,共檢測到230個與氣候環境因素變異顯著相關的SNP位點,其中17個變異與能量代謝、內分泌調節及自身免疫緊密相關;通過比較77只不同環境下的綿羊基因組,發現了與綿羊極端環境適應相關的新基因,包括與炎熱幹燥環境水的重吸收、高原低氧耐受、能量代謝、體格大小、免疫等重要生命活動相關的基因。上述發現解釋了極端環境下綿羊表型變異的適應性遺傳機理,有助于全球氣候變化背景下的綿羊遺傳改良和分子輔助育種。

4.挖掘了一批與重要性狀相關的新基因。通過基因組選擇信號分析、全基因組關聯分析、以及連鎖不平衡和連續性純合片段分析,發現和鑒定出決定綿羊尾型和尾椎數的T基因、影響體格發育的NPR2基因、調控毛囊發育的IRF2BP2基因、與幹燥炎熱適應相關的GTX3基因,以及與綿羊耳朵、角發育相關的基因;同時分析鑒定了綿羊瘙癢病和慢性進行性肺炎的抗性/易感基因型。研究結果爲分子育種提供了新的候選基因和分子標記。

5.與國內六家單位合作研發了首個具有我國自主知識産權、適合于我國地方綿羊品種的高密度基因芯片;建成新疆13個地方綿羊品種全基因組重測序和全基因組不同遺傳變異數據庫和自主分析平台;篩選了用于綿羊家系、親子鑒定的SNP位點。研究成果爲遺傳分析和遺傳資源評估提供了豐富的數據資源和技術平台。

相关研究成果发表论文11篇,其中7篇代表性论文的总影响因子49.8,总引用次数139次,SCI他引121次,单篇最高他引44次,得到国内外同行的引用和好评,产生了重要的国际影响。项目获软件著作权1项,联合研制绵羊高密度芯片1套。近5年,项目主要完成人组织召开了两届全球范围内的世界绵羊大会,2015年在新疆成功举办了主题为“International Workshop on Sheep Genetics and Genomics”研讨会,受邀做国际学术大会报告7次,为新疆畜牧基础学科的发展起到了积极的推动作用。

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