家禽重要性狀的基因組學(xué)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

歐陽(yáng)清淵，胡深強(qiáng)，王繼文

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，成都 611130)

家禽的育種工作始于20世紀(jì)初，接近一個(gè)世紀(jì)的傳統(tǒng)育種使得家禽的多項(xiàng)生產(chǎn)性能逼近表型選育極限值。基因組學(xué)技術(shù)的發(fā)展成為進(jìn)一步綜合提升家禽各項(xiàng)生產(chǎn)性能的新途徑?；蚪M學(xué)利用現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)與分析方法獲得物種基因組序列并鑒定基因的功能[1]，家禽基因組學(xué)研究的重點(diǎn)在于那些與重要性狀相關(guān)的區(qū)域，并利用這些區(qū)域在遺傳圖譜和物理圖譜中的位置來(lái)改良家禽品種。

鑒定與重要性狀相關(guān)的區(qū)域其關(guān)鍵在于要結(jié)合表型和基因組上的變異信息?；蚪M的變異類(lèi)型主要分為單核苷酸突變(single nucleotide polymorphism, SNP)、插入和缺失(insertion and deletion, Indel)和拷貝數(shù)變異(copy number variations, CNVs)3類(lèi)。檢測(cè)全基因組范圍內(nèi)變異信息的技術(shù)手段是多樣的，包括芯片技術(shù)、簡(jiǎn)化基因組測(cè)序(reduced-representation genome sequencing, RRGS)[2]和全基因組重測(cè)序等技術(shù)。全基因組關(guān)聯(lián)分析(genome-wide association studies, GWAS)是重要性狀功能基因鑒定常用的分析方法[3]，其基于測(cè)序和芯片技術(shù)在全基因組范圍內(nèi)尋找與重要經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)聯(lián)的遺傳變異。選擇消除分析也是挖掘人工馴化過(guò)程中和物種適應(yīng)性進(jìn)化中受選擇基因的普遍策略[4]。多種測(cè)序技術(shù)和分析手段在家禽基因組上的綜合運(yùn)用，加快了我們對(duì)于家禽重要性狀的認(rèn)識(shí)和理解，并篩選到一批能夠應(yīng)用于家禽重要性狀的基因組選擇育種分子標(biāo)記。這些研究和應(yīng)用為進(jìn)一步綜合全面提升家禽各項(xiàng)生產(chǎn)性能提供參考，本文對(duì)這些信息進(jìn)行綜述。

1 家禽參考基因組序列

基因組學(xué)研究依賴(lài)于基因組的構(gòu)建。2004年，雞的第一個(gè)基因組草圖構(gòu)建完成[5]，標(biāo)志著家禽的基因組時(shí)代正式來(lái)臨。家禽參考基因組的大小(1 Gb左右)僅為哺乳動(dòng)物的一半，但其基因數(shù)目?jī)H略少于哺乳動(dòng)物，其重復(fù)元素的收縮、118個(gè)大的共素塊的缺失以及相關(guān)基因的丟失被認(rèn)為導(dǎo)致了其特有的緊湊基因組大小[6]。伴隨著高通量測(cè)序技術(shù)的更新?lián)Q代，家禽基因組也得到了飛速的發(fā)展，雞、鴨、鵝等家禽的基因組已更新升級(jí)，紅色原雞的基因組已正式進(jìn)入6.0版本(表1)。鴨基因組序列與雞基因組序列相比，某些免疫基因家族中檢測(cè)到特異性復(fù)制，如防御素和親丁酚類(lèi)基因，這可能有助于其對(duì)許多流感毒株的自然抗性[7]。基因組組裝和注釋的完整性直接決定功能基因和位點(diǎn)篩選的準(zhǔn)確性。近年來(lái)，家禽的基因組組裝也從scaffold逐漸向染色體層面過(guò)渡，反映其質(zhì)量的Contig N50和Scaffold N50得到提高，連續(xù)性顯著提升，并且性染色體(ZW)也逐漸被組裝完整。家禽獨(dú)特的性染色體特征也得到了廣泛關(guān)注，研究報(bào)道顯示，雞的性染色體具有擬常染色體區(qū)域高度分化和W染色體完全退化的特點(diǎn)[8]。然而，在對(duì)包括雞和鴨在內(nèi)的17種鳥(niǎo)類(lèi)的性染色體進(jìn)行比較基因組分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)并不是所有鳥(niǎo)類(lèi)的W染色體都和雞一樣完全退化[9]。由于性染色體的組裝難度和程度，家禽內(nèi)部性染色體的比較主要發(fā)生在雞和鴨之間。與雞相比，鴨的性染色體分化程度較低，其W染色體保留了比雞多2.5倍的基因[10]。家禽性染色體參考基因組序列的成功組裝使得定位一些與性別連鎖的性狀基因的遺傳位點(diǎn)成為可能。

表1 家禽參考基因組基本情況

2 家禽重要性狀的功能基因鑒定和定位

2.1 家禽外貌性狀的功能基因鑒定和定位

外貌性狀作為消費(fèi)者可以直觀辨別的典型特征受到育種學(xué)者的廣泛關(guān)注，對(duì)這些性狀的遺傳機(jī)制開(kāi)展研究，可能會(huì)為家禽提供獨(dú)特的品種特征。應(yīng)用基因組學(xué)技術(shù)，研究學(xué)者對(duì)家禽的顏色、羽毛發(fā)育和頭部特征等外貌性狀均展開(kāi)了研究。

2.1.1 家禽色素相關(guān)功能基因的鑒定和定位 羽毛、皮膚和脛等不同部位多樣的色素沉著能夠滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)不同顏色家禽的需求。關(guān)于羽毛的色素沉積得到了最廣泛的關(guān)注，Park等[21]利用279只雞的60K SNP芯片數(shù)據(jù)結(jié)合其表型進(jìn)行了GWAS分析，估計(jì)了雞毛色的遺傳力，表明雞羽色是一個(gè)多基因性狀，并且發(fā)現(xiàn)了MC1R、TYR、PMEL、MLPH、ASIP、SOX10和SLC34A2與羽毛黑色素沉著相關(guān)。Yang等[22]通過(guò)構(gòu)建黑羽與花羽雞的資源群體定位到與雞羽毛黑色素沉積相關(guān)的NUAK1和SHH基因。不同鴨品種之間，羽色也存在較大的差異，Zhou等[13]構(gòu)建了白羽的北京鴨和綠頭野鴨的參考資源群體，發(fā)現(xiàn)鴨基因組中MITF基因內(nèi)含子的6.6 kb片段插入導(dǎo)致其剪接方式發(fā)生變化使鴨產(chǎn)生白羽性狀。Wang等[23]通過(guò)對(duì)不同羽色類(lèi)型的建昌鴨進(jìn)行重測(cè)序也證實(shí)了MITF基因與鴨白羽性狀相關(guān)，并且MC1R基因與麻羽表型相關(guān)。Xi等[24]對(duì)灰羽和三點(diǎn)花的鋼鵝進(jìn)行重測(cè)序，比較分析發(fā)現(xiàn)EDNRB2基因中14 bp的缺失插入與鵝不同的羽色表型相關(guān)。鵪鶉通常都表現(xiàn)麻羽性狀，其深淺程度存在差異，Wu等[25]通過(guò)種群重測(cè)序和GWAS，在Z染色體上發(fā)現(xiàn)了包含CCDC171和TYRP1基因一個(gè)選擇性掃描區(qū)的單倍型與栗色和黃色羽毛密切相關(guān)。鴿子的NDP基因也被證實(shí)與4種不同的羽色表型相關(guān)[26]。黃羽性狀在肉雞消費(fèi)市場(chǎng)中往往能夠獲得較高的收益，Huang等[27]利用黑色和黃色的雞進(jìn)行重測(cè)序后篩選到可能與黃羽性狀相關(guān)的RALY、LGR4、SLC23A2和SLC2A14等候選基因。隨后，有學(xué)者基于阿納克紅雞的雜交商業(yè)品系和惠陽(yáng)須雞構(gòu)建的F2群體，利用全基因關(guān)聯(lián)技術(shù)定位到CABLES1、CHST11、BCL2L1和CHD22與三黃雞的黃羽性狀相關(guān)[28]。在五花黃雞與紅色原雞的比較基因組研究結(jié)果中也發(fā)現(xiàn)PMEL和TYRP1是控制黃羽性狀的候選基因[29]。除了羽色以外，家禽的膚色、脛色和眼瞼等也呈現(xiàn)出不同顏色的變異。家禽的膚色主要包括白膚、黃膚和烏皮3種類(lèi)型，研究發(fā)現(xiàn)控制家禽黃膚和黑皮的功能基因是BCDO2[30]和EDN3[31-32]。脛色主要包括黃色、黑色、白色和豆綠色等，與雞和鴨脛色相關(guān)的基因和位點(diǎn)最近均進(jìn)行了定位[33-35]。SLCO4C1和TP63等基因也被證明參與了家禽紅/白色耳垂的調(diào)控[36-37]。

2.1.2 家禽羽毛發(fā)育功能基因的鑒定和定位 在羽毛外貌特征方面，部分家禽具有無(wú)毛、絲羽和翻毛等性狀，具有這些羽毛特征的家禽可能在一些特定的生產(chǎn)性狀方面異于普通品種[38-39]，這使得研究這些獨(dú)特羽毛變異的調(diào)控機(jī)制顯得尤其重要。Wells等[40]通過(guò)對(duì)有羽雞和無(wú)羽雞的血液DNA進(jìn)行SNP芯片掃描，將控制無(wú)羽的基因定位到4號(hào)染色體上，并進(jìn)一步精確到FGF20基因。Ng等[41]通過(guò)對(duì)一只卷曲雜合子基因型的公雞和5只有正常羽毛母雞的45只后代進(jìn)行基因組芯片掃描，確定了KRT75保守區(qū)有一個(gè)69 bp的序列缺失與家禽的卷曲羽毛性狀相關(guān)。Dorshorst等[42]使用SNP芯片將與絲羽性狀相關(guān)的位點(diǎn)定位在3號(hào)染色體上的69.7 Mb區(qū)域。Feng等[43]通過(guò)對(duì)F2群體進(jìn)行60K芯片掃描以及基因分型結(jié)合表型記錄分析，進(jìn)一步將控制絲羽性狀的位點(diǎn)縮小在3號(hào)染色體的18.9 kb區(qū)間，并確定了一個(gè)位于PDSS2基因上游103 bp的與絲羽性狀完全相關(guān)的SNP。毛腿性狀作為某些品種家禽的特定性狀，在對(duì)有毛腿和無(wú)毛腿性狀的雞進(jìn)行全基因組重測(cè)序后通過(guò)比較其Indels變異，篩選到24個(gè)可能調(diào)控毛腿性狀的基因[44]。

2.1.3 家禽頭部特征功能基因的鑒定和定位 大多數(shù)家禽的頭部具有典型特征，不同品種間差異的頭部特征也成為識(shí)別家禽品種的重要標(biāo)識(shí)。Shapiro等[17]在構(gòu)建原鴿基因組的同時(shí)，對(duì)不同鳳頭性狀的鴿子進(jìn)行基因組重測(cè)序發(fā)現(xiàn)，EphB2與鴿的鳳頭性狀密切相關(guān)。Zhang等[45]利用鳳頭鴨全基因組重測(cè)技術(shù)發(fā)現(xiàn)，Hoxc8、EphA2、EphA3、EphB2可能是與鴨鳳頭性狀相關(guān)的候選基因。針對(duì)雞頭部冠型的差異，瑞典烏普薩拉大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)利用基因組學(xué)技術(shù)展開(kāi)了系列研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)SOX5 基因第一個(gè)內(nèi)含子拷貝數(shù)的變異形成豆冠[46]，7 號(hào)染色體一段 7.4 Mb 序列反轉(zhuǎn)引起MNR2 同源結(jié)構(gòu)域蛋白基因異位表達(dá)形成玫瑰冠[47]，EOMES基因上游200 kb調(diào)控區(qū)20 kb片段串聯(lián)重復(fù)則形成雙冠[48]。喙畸形也是一種在雞群中比例在3%左右的頭部外貌特征，喙畸形家禽的采食量和飲水量均會(huì)降低從而導(dǎo)致生產(chǎn)性能的下降。Bai等[49-50]通過(guò)全基因組SNP和CNVs掃描，發(fā)現(xiàn)LRIG2可能是調(diào)控喙畸形的候選功能基因。

2.2 家禽生長(zhǎng)性能的功能基因鑒定和定位

生長(zhǎng)性能與生產(chǎn)效益直接相關(guān)，對(duì)于家禽育種十分重要。然而，由于生長(zhǎng)性能受到多基因的調(diào)控，并且各學(xué)者開(kāi)展試驗(yàn)的技術(shù)手段和材料存在差異，使得各項(xiàng)篩選得到的位點(diǎn)有差異(表2)。為核實(shí)測(cè)序結(jié)果的準(zhǔn)確性，一些研究對(duì)篩選位點(diǎn)的功能做了進(jìn)一步的驗(yàn)證，Liao等[51]通過(guò)GGRS檢測(cè)了252只白來(lái)杭雞的基因型，發(fā)現(xiàn)RBPJ基因與其體重密切相關(guān)，并進(jìn)一步通過(guò)表達(dá)量檢測(cè)探究了其參與表型調(diào)控的機(jī)制。Zhou等[13]利用1 024只鴨的重測(cè)序數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)一種可能的遠(yuǎn)程調(diào)控突變導(dǎo)致IGF2BP1基因在出生后持續(xù)表達(dá)，這種突變可以使鴨的體尺增加15%，飼料效率提高6%。在表觀遺傳方面，Hu等[52]采用甲基化DNA免疫沉淀測(cè)序(methylated DNA immunoprecipitation sequencing, MeDIP-seq)方法，研究隱性白洛克和新華雞的全基因組DNA甲基化模式，發(fā)現(xiàn)包括與生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)的IGF1R、FGF12、FGF14、FGF18、FGFR2和FGFR3等75個(gè)基因的甲基化模式發(fā)生了改變。骨發(fā)育也是育種學(xué)家關(guān)注的重點(diǎn)[53-54]，興義矮腳雞被認(rèn)為是骨發(fā)育異常的品種，將其與正常骨發(fā)育個(gè)體雜交構(gòu)建的家系進(jìn)行全基因組掃描后分析，發(fā)現(xiàn)IHH基因是雞匍匐性狀的功能基因[55]。除了直接與生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)的體重、采食量和骨發(fā)育以外，也有學(xué)者對(duì)屠宰性狀(表3)控制區(qū)域進(jìn)行了定位，利用簡(jiǎn)化基因組測(cè)序結(jié)果證明具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的鵝肥肝性能與ARAP2、GABRE和IL6等基因有關(guān)[56]。

表2 利用基因組學(xué)技術(shù)篩選與家禽生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)候選基因試驗(yàn)

表3 利用基因組學(xué)技術(shù)篩選與家禽屠宰性狀相關(guān)候選基因試驗(yàn)

2.3 家禽肉質(zhì)性狀功能基因的鑒定和定位

隨著人們對(duì)肉質(zhì)禽類(lèi)產(chǎn)品需求的增加，家禽的育種目標(biāo)也逐漸轉(zhuǎn)向提高肉質(zhì)。然而，以往過(guò)分選育肉的產(chǎn)量導(dǎo)致禽類(lèi)肌肉異常發(fā)生率也大大增加，如PSE肉、白條紋肉和木質(zhì)肉等[72]。白條紋肉作為家禽尤其是雞中常見(jiàn)的肌肉疾病，對(duì)禽肉外觀以及消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)產(chǎn)生負(fù)面影響。白條紋肉具有0.19～0.34左右的遺傳力[73]，且含有較高的脂肪和較低的蛋白質(zhì)[74-75]，另外，白條紋肉的持水量和嫩度均轉(zhuǎn)低，它們還表現(xiàn)出較高的烹飪損失[76]。針對(duì)這種禽肉的病理現(xiàn)象，育種學(xué)家也采用基因組學(xué)的方法進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)雞GGA1、GGA17和GGA18號(hào)染色體上的部分區(qū)域與白條紋肉有關(guān)，這些區(qū)域的候選基因與肌肉纖維再生和修復(fù)相關(guān)的肌肉結(jié)構(gòu)和過(guò)程(MYH15、MYH1E、MYH1B、MYH1F、MYH13、MYOCD)、脂肪變性和纖維化(PDGFRα)、細(xì)胞外基質(zhì)或肌膜組成(COL6A3、FN1、SGCB)、肌肉代謝(PNPLA7)和人類(lèi)神經(jīng)肌肉疾病(FN1、COL6A3、SGCB、LRSAM1)有關(guān)[77]。肉色也是影響消費(fèi)者選擇禽肉的主要視覺(jué)因素。多項(xiàng)試驗(yàn)針對(duì)禽類(lèi)的肉色進(jìn)行了GWAS分析[78-81]，多個(gè)與肉色關(guān)聯(lián)的區(qū)域和基因被篩選出來(lái)，其中β-胡蘿卜素單加氧酶1(BCMO1)作為候選基因也在不同的試驗(yàn)中證明其功能與禽類(lèi)的肉色有關(guān)[82-83]。肌間脂肪(IMF)可以通過(guò)提高肉的風(fēng)味、多汁度和柔嫩度等途徑提高肉的質(zhì)量[84]。Liu等[85]通過(guò)59只雞的55K SNP芯片數(shù)據(jù)和IMF表型數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，ACSL1、PPARα、ACADL、FABP6、FABP7、PLPP3、PNLIPRP1、MBOAT1和ALDH3A2這9個(gè)與脂質(zhì)代謝相關(guān)的基因可能與肌肉的IMF有關(guān)。對(duì)雞肌內(nèi)脂肪和脂肪細(xì)胞的甲基化程度比較的試驗(yàn)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，COL6A1基因啟動(dòng)子的甲基化水平可能與肌內(nèi)前細(xì)胞增殖和分化有關(guān)[86]。

2.4 家禽繁殖性狀功能基因的鑒定和定位

針對(duì)家禽繁殖性狀的研究主要集中在產(chǎn)蛋量、蛋重和蛋殼顏色上(表4)。除了禽蛋的產(chǎn)量以外，禽蛋質(zhì)量在近來(lái)也逐漸成為研究的熱點(diǎn)。蛋白是消費(fèi)者判斷禽蛋新鮮程度的重要指標(biāo)，遺傳背景可以部分解釋個(gè)體和品種之間蛋白質(zhì)量的差異[87]。在眾多的關(guān)于禽蛋蛋白質(zhì)量的基因組學(xué)研究中，7號(hào)[88-90]和Z[91-92]染色體被多次證明與其相關(guān)。禽類(lèi)的蛋黃由于其較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值在食品工業(yè)中被廣泛的使用，Sun等[93]利用白來(lái)杭和東鄉(xiāng)雞的資源群體結(jié)合600K的SNP芯片數(shù)據(jù)證明蛋黃重量的遺傳力為0.25～0.38，并確定了ZAR1、STARD13、ACER1b、ACSBG2和DHRS12可能與蛋黃的重量有關(guān)。相比于大量圍繞母禽開(kāi)展的研究，近年學(xué)者逐漸意識(shí)到公禽的繁殖性能可能也具有一定的遺傳能力。Wolc等[94]通過(guò)收集白來(lái)杭雞參考家系F9的1 239只和F6的1 575只公雞的精液質(zhì)量數(shù)據(jù)以及F7代的822只公雞的600K SNP芯片數(shù)據(jù)，證實(shí)了公禽繁殖性能的遺傳成分，但未發(fā)現(xiàn)有較大影響的QTL。Azmal等[95]也通過(guò)190只京紅蛋雞的600K SNP芯片數(shù)據(jù)結(jié)合親本61～69周齡的受精率表型定位到與受精率相關(guān)的遺傳位點(diǎn)。公禽精液品質(zhì)和種蛋的孵化率仍然非常重要，遺憾的是，目前并沒(méi)有相關(guān)的研究針對(duì)這兩個(gè)性狀進(jìn)行基因組的定位。

表4 利用基因組學(xué)技術(shù)篩選與母禽繁殖性狀相關(guān)候選基因試驗(yàn)

2.5 家禽抗病性功能基因的鑒定和定位

近年來(lái)，家禽高密度的飼養(yǎng)方式和遺傳多樣性的減少都增強(qiáng)了疾病暴發(fā)的可能性。雖然疫苗的出現(xiàn)可以適當(dāng)緩解一些問(wèn)題，然而想要更好地解決目前的疾病和阻止可能出現(xiàn)的威脅仍然需要改進(jìn)控制措施?；蚪M學(xué)領(lǐng)域?yàn)榻鉀Q或改善這些問(wèn)題提供了途徑。育種學(xué)家通過(guò)識(shí)別數(shù)量性狀基因座和控制抗病性狀的基因，利用現(xiàn)有生物多樣性的知識(shí)對(duì)具有優(yōu)良抗病性狀的鳥(niǎo)類(lèi)進(jìn)行遺傳選擇。馬立克病毒(MDV)是目前應(yīng)用全基因組學(xué)技術(shù)研究最多的病毒，Wolc等[109]首次利用貝葉斯變量選擇方法進(jìn)行GWAS研究，確定與MDV感染蛋雞死亡率相關(guān)的基因組區(qū)域位于2、3、4、9、15、18和21號(hào)染色體。隨后，Li等[110]對(duì)57只易感馬立克病毒雞和10只抗性雞進(jìn)行全基因組SNP掃描，關(guān)聯(lián)分析和qPCR試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，SMOC1基因可能與馬立克病毒的抗性有關(guān)。Yan等[111]對(duì)可能涉及MDV抗性的兩個(gè)雞品系基因組中的CNVs進(jìn)行了初步篩選，發(fā)現(xiàn)了許多系特異的拷貝數(shù)變異，篩選出了一些與該疾病抗性有關(guān)的基因，并發(fā)現(xiàn)MAPK信號(hào)通路可能在宿主對(duì)馬立克病毒感染的反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。同樣，利用全基因組范圍內(nèi)的CNVs掃描和分析，Bai等[112]在兩個(gè)MDV抗性有差異的自交系中發(fā)現(xiàn)IRF2基因與雞的MDV抗性有關(guān)。雛雞患病比例較高的沙門(mén)菌同樣也得到了關(guān)注，在對(duì)818只感染沙門(mén)菌后表現(xiàn)為死亡和攜帶者的雞進(jìn)行600 K芯片分型后，通過(guò)GWAS分析確定FBXW7和LRBA是參與沙門(mén)菌抗藥性的候選基因[113]。新城疫病毒被證明具有中等遺傳力，并通過(guò)GWAS分析發(fā)現(xiàn)其與ROBO1和ROBO2等基因相關(guān)[114-115]。鴨的病毒性肝炎由于傳播速度快和致死性高嚴(yán)重危害產(chǎn)業(yè)發(fā)展，Xu等[116]通過(guò)GWAS分析發(fā)現(xiàn)，BCHE是一個(gè)測(cè)定鴨血漿膽堿酯酶(可區(qū)分肝病和非肝病)水平的功能基因。

2.6 家禽抗逆性功能基因的鑒定和定位

育種成功的一個(gè)關(guān)鍵要素是釋放動(dòng)物的遺傳潛力，以使它們?cè)诟鞣N環(huán)境條件下都能有最佳的表現(xiàn)。通常而言，雖然商品系家禽能夠達(dá)到較高的生產(chǎn)水平，但其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力遠(yuǎn)低于地方家禽品種。熱應(yīng)激是影響家禽生產(chǎn)性能和肉類(lèi)品質(zhì)的環(huán)境因素之一，它可以使熱休克因子和熱休克蛋白在家禽組織中過(guò)度表達(dá)從而影響家禽組織的生理機(jī)能進(jìn)而影響生產(chǎn)能力。在過(guò)去的幾年中，一些全基因組選擇的研究也涉及熱應(yīng)激反應(yīng)的遺傳和分子機(jī)制[117-118]。對(duì)氣候的適應(yīng)情況在不同家禽品種間也具有差異，844只臺(tái)灣雞和洛島紅雜交F2代60K SNP芯片數(shù)據(jù)和表型數(shù)據(jù)通過(guò)GWAS定位到與亞熱帶氣候相關(guān)的遺傳位點(diǎn)[119]。藏雞是我國(guó)唯一的低氧高海拔環(huán)境下的地方家禽品種，Wang等[11]對(duì)一只雌性藏雞進(jìn)行de novo測(cè)序，并對(duì)5只紅色原雞和其他27只不同品種的家雞進(jìn)行了全基因組重測(cè)序，從頭組裝了一個(gè)藏雞基因組，揭示了藏雞高海拔低氧適應(yīng)性進(jìn)化的遺傳機(jī)制。Jiang等[120]對(duì)54只藏雞死胚和82只存活藏雞進(jìn)行60K芯片測(cè)序，發(fā)現(xiàn)FOXG1可能是藏雞缺氧適應(yīng)的主要候選基因。Zhang等[121]也通過(guò)全基因甲基化研究發(fā)現(xiàn)，藏雞和低海拔地區(qū)雞的甲基化模式存在差異，這將有助于未來(lái)與適應(yīng)高海拔條件相關(guān)的表觀遺傳學(xué)研究。

3 家禽重要性狀基因組學(xué)研究的應(yīng)用

在遺傳資源的鑒定和保護(hù)方面，通過(guò)基因組學(xué)技術(shù)篩選特定品種的分子標(biāo)記，可以為家禽遺傳資源保護(hù)提供有效保障，支持和引導(dǎo)家禽遺傳資源監(jiān)測(cè)評(píng)估。研究者們利用基因組重測(cè)序技術(shù)檢測(cè)分析包括連城白鴨在內(nèi)的12個(gè)鴨遺傳資源的基因組特異性，并開(kāi)發(fā)出一種采用SNP分子標(biāo)記技術(shù)鑒別連城白鴨的方法[122]。壽光雞和太湖雞特異性鑒定的分子標(biāo)記也同樣得到了開(kāi)發(fā)[123-124]。

對(duì)于較多的經(jīng)濟(jì)性狀來(lái)說(shuō)，育種學(xué)家通常整合基因組中與性狀相關(guān)的突變位點(diǎn)應(yīng)用到實(shí)踐中。一般而言，基因組選擇需要在參考群體中通過(guò)已知的表型和候選標(biāo)記位點(diǎn)的基因型計(jì)算標(biāo)記的效應(yīng)；隨后，根據(jù)估計(jì)的效應(yīng)對(duì)已知表型和基因型的候選群體進(jìn)行基因組育種值的估計(jì)；最后，根據(jù)基因組估計(jì)育種值對(duì)個(gè)體進(jìn)行選留實(shí)現(xiàn)基因組的選擇育種。2012年，美國(guó)安偉捷育種公司宣布將基因組選擇技術(shù)應(yīng)用于蛋雞和肉雞的商業(yè)育種流程，2017年開(kāi)始在火雞中應(yīng)用，提高了20%到40% 的準(zhǔn)確性。在蛋雞繁殖性能方面，安偉捷公司同時(shí)對(duì)褐殼蛋雞進(jìn)行為期3年的基因組選擇和表型選擇，發(fā)現(xiàn)基因組選擇可以縮小50%的世代間隔，并減少表型測(cè)定雞飼養(yǎng)量的3/4[125]。美國(guó)科寶公司在2008年就開(kāi)始研究胸肌重及腿病選育中基因組選擇的應(yīng)用，并于2015年將基因組選擇全面納入常規(guī)育種體系。近年來(lái)，中國(guó)育種工作者和企業(yè)在復(fù)雜性狀方面也進(jìn)行了應(yīng)用。研究者們利用整合全基因組范圍內(nèi)與剩余采食量和產(chǎn)蛋數(shù)顯著SNP標(biāo)記效應(yīng)的一步法全基因組育種值(GEBV)估計(jì)方法進(jìn)行白羽肉雞的選擇，發(fā)現(xiàn)與常規(guī)一步法GEBV估計(jì)結(jié)果相比，剩余采食量和產(chǎn)蛋數(shù)的選擇準(zhǔn)確性分別可提高15.44%和8.1%，可縮短新品系育成的時(shí)間，節(jié)約選育的成本，提高育種效率，加快我國(guó)白羽肉雞自主品系培育進(jìn)程[126-127]。研究者們結(jié)合重測(cè)序技術(shù)和極端群體表型信息，篩選得到了5個(gè)種母雞貯精能力性狀候選位點(diǎn)，從而有效提高了種母雞遺傳改良的效率[128]。而對(duì)于更多位點(diǎn)控制的性狀或需要同時(shí)對(duì)一些性狀進(jìn)行選育的時(shí)候，育種工作者通常在對(duì)中外不同家禽品種進(jìn)行基因組測(cè)序的基礎(chǔ)上，整合重要經(jīng)濟(jì)性狀功能基因的顯著位點(diǎn)，研制家禽商業(yè)育種芯片進(jìn)行基因組選擇育種。郝曉東等[129]在黃羽肉雞的育種過(guò)程中應(yīng)用基因組選擇技術(shù)，發(fā)現(xiàn)其準(zhǔn)確性相比BLUP更高，并且可以有效縮短世代間隔和表型測(cè)定數(shù)量，并且在多性狀選育時(shí)能獲得更佳的均衡性。Liu等[130]在724只北京油雞群體中使用60K芯片對(duì)雞的IMF進(jìn)行了全基因組選擇的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)基因組選擇F2代的IMF值比隨機(jī)交配F2代的IMF含量增加了9.62%。在白羽肉雞的育種工作中，對(duì)2 000只具有表型和全基因組55K芯片基因型的參考群體進(jìn)行選擇，結(jié)果顯示胸肌率提高2.5%，腿肌率提高0.3%。

在品種培育方面，對(duì)于由單位點(diǎn)控制的性狀而言，基因組學(xué)篩選到的功能基因位點(diǎn)可以在家禽育種工作中得到簡(jiǎn)單且有效的應(yīng)用，目前在色素沉積方面的應(yīng)用較為廣泛。育種工作者基于前期基因組學(xué)分析確定的功能基因和關(guān)鍵位點(diǎn)，設(shè)計(jì)操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確率高的用于鑒別特定外貌基因型的PCR引物組合和分型方法，可加快選育具有特定性狀家禽品種的育種進(jìn)程，縮短育種時(shí)間。研究者們利用基因組篩選到的變異位點(diǎn)開(kāi)發(fā)出的分子標(biāo)記，可快速對(duì)特定部位特定顏色個(gè)體的基因型進(jìn)行鑒定，區(qū)分開(kāi)同一表型純合和雜合個(gè)體，通過(guò)選留基因型純合個(gè)體，可保證該群體留種的后代表型一致[131-134]。李光奇等[135]采用全基因組重測(cè)序技術(shù)對(duì)白來(lái)航品系突變進(jìn)行研究，成功鑒定到一個(gè)位于 11 號(hào)染色體的羽色基因突變點(diǎn)，攜帶該突變的純合型白來(lái)航母雞與洛島紅公雞雜交時(shí)，后代母雞表現(xiàn)為紅羽，根據(jù)該突變位點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)用，培育出的蛋雞新配套系實(shí)現(xiàn)了商品代母雞紅羽比例在98% 以上。

4 展 望

綜上，家禽基因組參考序列組裝程度的不斷完善，為家禽重要性狀基因組區(qū)域的挖掘提供了重要保障。隨著高通量芯片和測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，各國(guó)育種學(xué)家運(yùn)用基因組學(xué)技術(shù)對(duì)家禽不同的性狀展開(kāi)的研究篩選到了大量的分子標(biāo)記。然而，這些研究的應(yīng)用多集中在家禽的外觀、生產(chǎn)和繁殖性狀中，對(duì)于肉質(zhì)、抗病和抗逆性的研究還比較缺乏。在消費(fèi)多元化和生物安全防控升級(jí)的時(shí)代背景下，加強(qiáng)基因組選擇在家禽肉質(zhì)、抗病和抗逆性等方面的研究和應(yīng)用是后基因組時(shí)代家禽育種工作者應(yīng)該關(guān)注的重點(diǎn)。另一方面，對(duì)于已有較多組學(xué)數(shù)據(jù)的性狀而言，如果能夠綜合利用各種信息，如比較基因組的信息、受選擇的信息、基因表達(dá)信息、調(diào)控信息和變異信息，將有助于更加精確地篩選與重要性狀相關(guān)的變異位點(diǎn)。因此，一個(gè)整合、分析和可視化家禽基因組數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建可能會(huì)加速這些分子標(biāo)記應(yīng)用到育種實(shí)踐中的進(jìn)程。