绵羊Y染色体组装及父系单倍型在品种鉴定中的应用

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Y染色体雄性特异区(MSY)的分子标记是研究动物起源、群体遗传多样性和进行种公畜标记辅助选择的重要工具,但此前绵羊缺乏Y染色体参考序列,阻碍了Y染色体分子标记在绵羊群体遗传学研究和分子育种中的应用。本研究通过Nanopore单分子测序技术和Hi-C技术,对一只湖羊种公羊进行了高深度测序和基因组de novo组装,构建了包含Y染色体的高质量绵羊参考基因组。结合204只国内外不同品种家羊个体及13只伊朗摩弗伦羊全基因组重测序数据,筛选了Y染色体SNP分子标记,构建了绵羊Y染色体单倍型图谱,研究了父系单倍型的起源,并探索了Y染色体分子标记品种鉴定中的应用。研究结果总结如下:1.本研究利用Nanopore测序技术(121x)和Hi-C技术(114x),对一只湖羊种公羊进行了全基因组测序和de novo组装,获得了首个湖羊基因组参考序列,该基因组具有较高的连续性(Scaffold N50:103.7 Mb)和完整性(BUSCO:91.2%),同时,该湖羊基因组包含了第一个绵羊Y染色体基因组序列,共10.6 Mb。2.基于Y染色体及绵羊重测序数据,本研究获得了775个高置信度的Y-SNPs,据此可将世界范围内家羊分成三大支系:HY1a,HY1b和HY2。其中,HY1b在世界范围内广泛分布,频率最高(88.2%),HY1a仅发现于欧洲品种,而HY2是本研究首次发现的支系,主要分布于中国,中东以及非洲。HY2与HY1a和HY1b的遗传关系较远,而与伊朗摩弗伦野羊聚为一支。此外,我们发现线粒体mtC支系也与伊朗摩弗伦野羊群体聚为一支,表明HY2/mtC代表一个独立的绵羊支系。3.HY2与HY1a/HY1b支系的分歧时间在42万年前(95%置信区间:36万年前-50万年前),而mtC/E与mt A/B/D支系的分歧时间估计在73万年前(95%置信区间:56万年前-93万年前),表明HY2/mtC所代表的绵羊支系与其他绵羊支系的分歧时间早于绵羊驯化的时间。结合考古学证据和先前研究,本研究认为HY2/mtC来源于伊朗摩弗伦野羊的渗入。4.本研究鉴定到的Y染色体分子标记也可用于品种鉴定。通过比较茶卡羊与美利奴羊的Y染色体分子标记,我们发现茶卡羊的Y染色体已完全被美利奴羊的Y染色体替代,这与近代大量利用美利奴羊对茶卡羊进行杂交改良的选育历史相吻合。
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