家養(yǎng)動(dòng)物拷貝數(shù)變異的研究進(jìn)展

潘夢(mèng)穎，馬 云

基因拷貝數(shù)變異（copy number variations CNVs）是指DNA片段大小范圍從Kb到Mb的亞微觀突變，包括DNA片段插入、缺失、重復(fù)和復(fù)合多位點(diǎn)變異。其具有分布范圍廣、可遺傳、相對(duì)穩(wěn)定和高度異質(zhì)性等特點(diǎn)。2004年人類(lèi)基因組中部分基因的拷貝數(shù)變異被相關(guān)研究者發(fā)現(xiàn)并描述。Sebat等［1］報(bào)道了人類(lèi)基因組中的大規(guī)?？截悢?shù)多態(tài)性，指出大規(guī)?？截悢?shù)多態(tài)性對(duì)正常人群間遺傳變異的判定與分析有重要作用。2006年Redon等［2］研究并且公布了人類(lèi)基因組第一代CNV圖譜。到目前為止，相關(guān)研究者們已經(jīng)對(duì)人、小鼠［3］、大鼠［4］、黑猩猩［5］、獼猴［6］和果蠅［7］建立起了全基因組CNV目錄，并且在豬的第4，7，14，17號(hào)染色體上測(cè)得出了CNV區(qū)域［8］。

拷貝數(shù)變異與許多疾病的關(guān)系一直是研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。而CNVs與動(dòng)物疾病抗性及易感性關(guān)系的研究對(duì)培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高抗病性的家畜家禽品種具有深遠(yuǎn)的意義。此外，CNVs的早期鑒定還可以使育種者盡早了解家畜家禽對(duì)病毒和疾病的易感情況，為家畜家禽的早期選育提供具有重要參考價(jià)值的遺傳背景信息。

1 ?？截悢?shù)變異的研究進(jìn)展

George E，Liu等［9］第一次系統(tǒng)地描述了牛的拷貝數(shù)變異，他們鑒定出了177個(gè)有拷貝數(shù)缺失或重復(fù)的染色體，其中有117個(gè)高頻的CNVRs，包含2010萬(wàn)個(gè)堿基，這些基因的表達(dá)能顯著提高牛的免疫、哺乳、繁殖和反芻的能力。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)不同種牛的CNV出現(xiàn)頻率不同，表明了牛的CNVs很可能在品種間獨(dú)立，而且在不同物種間起不同的作用。此研究補(bǔ)充了基因變異的來(lái)源。

Hou等［10］以牛為研究對(duì)象對(duì)拷貝數(shù)變異進(jìn)行了大量的分析，他們發(fā)現(xiàn)了811個(gè)拷貝數(shù)變異的候選區(qū)域。為了調(diào)查清楚拷貝數(shù)變異的作用，他們把100個(gè)動(dòng)物分成兩組，一組是對(duì)寄生蟲(chóng)有抵抗性的（parasite resistant PR），另一組是對(duì)寄生蟲(chóng)敏感性的（parasite susceptible PS），發(fā)現(xiàn)了有297個(gè) PR－cnv與加強(qiáng)免疫和抵抗力的Ensembl基因相吻合。該研究表明了CNV對(duì)于提高家畜免疫力及抵抗力有重要作用。

Fontanesi等［11］做?！蚍N間矩陣比較基因雜交實(shí)驗(yàn)鑒定出了鑒定出了135個(gè)CNV區(qū)域，這些區(qū)域包含了10.5Mb的羊基因和55.9～77.6Kb的?；?。通過(guò)分析表明了羊和牛有拷貝數(shù)變異的重疊，暗示了很多染色體區(qū)域可能包含有種間的CNVRs。

Kijas等［12］為了表示CNVs在牛中的特征，做了一個(gè)廣泛的調(diào)查，比較了這些基因在數(shù)量、位置和基因容量方面的特征。對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行保守估計(jì)，大約有0.5%的?；蚬灿?1個(gè)CNVs，CNV的大小在213kb～335kb之間。他們對(duì)決定每個(gè)CNV區(qū)域的基因的內(nèi)容作了分析，結(jié)果表明主要的CNVs都至少包括一個(gè)基因，大量的CNVs包含控制牛的表性變化的基因。這項(xiàng)研究充分證明了拷貝數(shù)變異在牛的基因多樣性研究中的重要地位。

Bickhart等［13］在5個(gè)不同品種牛基因組上發(fā)現(xiàn)了1265個(gè)CNVR，大約有55.6Mb序列長(zhǎng)度，其中有476個(gè)是之前未被報(bào)道的，并揭示這些CNV可能對(duì)特定品種的生產(chǎn)性狀有影響。

張良志等［14］在黃牛的脂聯(lián)素基因的啟動(dòng)子區(qū)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)CNV，且研究發(fā)現(xiàn)其變異程度與肉用性狀選育程度呈正相關(guān)關(guān)系。Stothard等［15］在對(duì)黑色安格斯牛和荷斯坦牛的研究中發(fā)現(xiàn)了790個(gè)可能的CNV，隨機(jī)的對(duì)其中的10個(gè)CNV進(jìn)行功能分析發(fā)現(xiàn)有5個(gè)基因與牛的產(chǎn)肉產(chǎn)奶及免疫性能相關(guān)。

2 豬拷貝數(shù)變異的研究進(jìn)展

Yuliaxis等［16］人分析了豬的全基因組分型芯片，他們以55頭利比亞長(zhǎng)白豬（IBMAP）為材料，發(fā)現(xiàn)了49個(gè)拷貝數(shù)變異區(qū)域，其中的一些CNV和一些已知的哺乳動(dòng)物的CNV是保持一致的。Fadista等［17］在對(duì)杜洛克豬和漢普夏公豬的研究中共發(fā)現(xiàn)了37個(gè)拷貝數(shù)變異區(qū)域，其中有5個(gè)是在基因組的重復(fù)序列中發(fā)現(xiàn)。樊斌［18］在對(duì)通城豬，大白豬，杜洛克豬，大通（大白豬×通城豬）F1代及杜通豬（杜洛克×通城豬）回交后代研究中共發(fā)現(xiàn)了44個(gè)潛在的CNV。

KIT基因控制豬的顯性白毛色，該基因的拷貝數(shù)的增加會(huì)導(dǎo)致豬毛色不呈色或部分呈色。牛玉娜［19］以長(zhǎng)白豬，大白豬，杜洛克豬和五指山豬為研究對(duì)象，以KIT為候選基因，檢測(cè)KIT基因拷貝數(shù)，為進(jìn)一步探討KIT基因與五指山豬毛色形成關(guān)系奠定基礎(chǔ)，并根據(jù)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)推測(cè)出五指山豬KIT基因在染色體上拷貝數(shù)為1。王韜［20］確定了紅毛杜洛克，白毛杜洛克，大白豬的KIT基因型并在KIT外顯子2中設(shè)計(jì)MGB探針和引物，以單拷貝基因ESR作為內(nèi)標(biāo)基因檢測(cè)KIT的拷貝數(shù)變異，該實(shí)驗(yàn)對(duì)影響家豬顯性白毛色的KIT拷貝數(shù)變異進(jìn)行了定量檢測(cè)，借此推定豬Dominant white／KIT位點(diǎn)的基因型，對(duì)豬毛色遺傳機(jī)理的研究、商品瘦肉型豬的選育工作產(chǎn)生有力的幫助。

3 羊拷貝數(shù)變異的研究進(jìn)展

Zhao等［21］在兩種中國(guó)地方羊品種（內(nèi)蒙古白絨山羊和陜北白絨山羊）中的角蛋白輔助蛋白基因（KAP）上發(fā)現(xiàn)了CNV的存在，且認(rèn)為CNV的存在可能影響絨山羊的羊絨品質(zhì)。

Fontanesi等［22］在研究綿羊基因組的CNV時(shí)，發(fā)現(xiàn)了135個(gè)CNVR，這些CNVR與山羊和牛基因組的CNVR有很多的重疊區(qū)域，并且這些CNVR中包含的基因?qū)d羊的性狀表達(dá)具有重要的影響。

4 雞拷貝數(shù)變異的研究進(jìn)展

Wright等［23］研究發(fā)現(xiàn)，雞的豆冠表型是由SOX5的第一內(nèi)含子拷貝數(shù)變異所致。雞的豆冠是一種顯性突變，該性狀使雞冠和肉垂的尺寸大大減小，從而減少雞體內(nèi)熱量的損失，防止雞被凍傷，它是雞適應(yīng)寒冷氣候的一種表現(xiàn)性狀。

Wang X等［24］在雞當(dāng)中發(fā)現(xiàn)了96個(gè) CNVs，其中小的CNVs位于非編碼區(qū)域，大的CNVs包含一些非編碼基因，如催乳素受體基因、醛糖還原酶基因、鋅指蛋白基因，該研究表明CNVs可能會(huì)影響雞的生產(chǎn)或與疾病相關(guān)的性狀。

Wang Y等［25］用安捷倫科技公司專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)出的Array CGH芯片繪制出了中國(guó)本地雞和商業(yè)雞的詳細(xì)的CNV地圖，一共發(fā)現(xiàn)了130個(gè)拷貝數(shù)變異區(qū)域，其中有104個(gè)是在在雞中首次被報(bào)道。在這104個(gè)異常的CNVRs中，其中有56個(gè)是不編碼的序列，65個(gè)顯示了DNA的增加，40個(gè)顯示了DNA的缺失。他們進(jìn)一步通過(guò)基因本位論分析發(fā)現(xiàn)，這里的拷貝數(shù)變異引起了用于正調(diào)控的磷脂酶A2的活性基因被大量表達(dá)，該研究進(jìn)一步表明了拷貝數(shù)變異對(duì)于畜禽性狀的重要作用。

Griffin等［26］作出了雞和火雞之間詳細(xì)的比較細(xì)胞遺傳學(xué)圖譜，通過(guò)CGH他們發(fā)現(xiàn)了16個(gè)種間的CNVs，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與哺乳動(dòng)物相比，在進(jìn)化的過(guò)程中禽類(lèi)的基因組保持著相對(duì)穩(wěn)定。

張榮等［27］人利用SNP分型芯片分析雞基因組的拷貝數(shù)目變異，共426個(gè)個(gè)體的分型數(shù)據(jù)被用于檢測(cè)CNVs，共檢測(cè)到了3 824個(gè)CNVs，平均一個(gè)個(gè)體約有9個(gè)CNVs，總計(jì)CNVs事件有667個(gè)，缺失是重復(fù)的兩倍多，大部分（70%）CNVs在不止一個(gè)個(gè)體觀察到屬于非唯一的CNVs，剩下的（30%）CNVs只在一個(gè)個(gè)體觀察到屬于唯一CNVs。本研究的CNVs數(shù)據(jù)豐富了雞基因組的遺傳變異，為理解這一變異對(duì)家禽表型和疾病方面的影響提供參考。

5 應(yīng)用前景展望

畜禽疾病是制約現(xiàn)代畜牧業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的一項(xiàng)很重要的因素。CNV可應(yīng)用于畜禽疾病研究，通過(guò)比較健康群體與患病群體間CNV的差異來(lái)判斷CNV與該病癥的關(guān)聯(lián)性，同時(shí)被檢測(cè)出有差異的CNV可作為檢測(cè)該疾病的遺傳標(biāo)記［20］。在選種育種時(shí)可通過(guò)挑選含有與疾病低易感性相關(guān)的CNV的個(gè)體進(jìn)行大量生殖培育，達(dá)到選擇培育優(yōu)良抗病畜種的目的。在育種過(guò)程中，對(duì)于與某項(xiàng)表型特征性狀相關(guān)的CNV進(jìn)行分型，從而選取適應(yīng)性強(qiáng)、功能性好的群體。畜禽研究中，CNV作為遺傳標(biāo)記將發(fā)揮重要的作用，為疾病的研究開(kāi)辟新的途徑，為選育良好性狀提供新的思路。

綜上所述，CNV為研究畜禽分子水平的變異提供更為廣泛的材料資源，還可以作為一種有效的遺傳標(biāo)記應(yīng)用于畜禽的選種育種，CNV的研究有著重要的意義和廣闊的前景。

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