本文主要研究内容
作者张笠（2019）在《广西巴马小型猪全基因组测序及分析研究》一文中研究指出：猪作为一种重要的生物医学模型用来研究人类疾病已经有几十年历史了。广西巴马小型猪（又称巴马小型猪,Bama mini pig（BM pig））是一种以巴马香猪（Bama xiang pig（BX pig））经过30多年封闭繁育形成的一个遗传稳定的近交群体（近交系数>0.8）。巴马小型猪具有与人类相似的解剖学结构和生理学特点,以及体型小易饲养、遗传背景清晰、基因纯和度高和近交耐受性强等特征。近年来,巴马小型猪已经被广泛应用在不同的生物医学研究领域。尽管巴马小型猪已经被作为实验动物大量应用,但是依然存在一些因素阻碍了巴马小型猪的推广,其中巴马小型猪高质量基因组序列和全面的基因表达文件的缺失是一个关键的因素。在本研究中,我们首先选择了二代测序、10× Genomics、三代测序技术和Hi-C技术对巴马小型猪基因组序列图谱进行了绘制,得到了一个高质量的巴马小型猪全基因序列;其次我们使用二代测序技术对巴马香猪基因组进行了测序和简单组装,并对巴马小型猪和巴马香猪进行了群体重测序,通过全基因组变异检测深入剖析了长期近交对于巴马小型猪基因组产生的影响;利用比较基因组分析,对巴马小型猪一些特殊性状形成的进化机制做出深刻的解释;最后,利用高脂高糖诱导的巴马小型组和杜洛克猪,以已经组装好的巴马小型猪基因组为参考序列,通过转录组测序挖掘与糖尿病易感性相关的LncRNA。研究结果如下:1.使用153.59×二代测序数据、71.97× 1O×Genomics测序数据、20×三代测序数据和106×Hi-C测序数据,最终组装得出巴马小型猪染色体水平全基因组图谱。巴马小型猪基因组大小为2.46Gb,与之前所公布的猪基因组大小相接近;其ContigN50长度为1.03Mbp,ScaffoldN50达到了 140.06 Mbp。巴马小型猪基因组测序不仅应用了多种测序技术,而且总测序数据量达到了惊人的900×,这种的测序策略保证了非常高的单碱基正确性。基因组组装CEGMA及BUSCO评估结果显示巴马小型猪94.35%的核心真核基因和94.5%的保守脊椎动物基因被完全组装了出来,说明了巴马小型猪基因组具有很好的完整性。为了更好的对巴马小型猪基因组进行注释,我们对巴马小型猪10个组织（大脑、肝脏、心脏、脾脏、肺、肾脏、胰腺、胃、骨骼肌和脂肪）进行了转录组测序。注释结果表明,巴马小型猪基因组包含20988个蛋白质编码基因,其中94.8%的基因功能都被预测出来,平均每个基因包含8.61个外显子且编码序列长度为1509.03bp。此外,巴马小型猪基因组中还包含了 37.04%的重复序列,并且包含了一部分非编码RNA序列,包括 0.0312%miRNA、0.0136%tRNA、0.0014%rRNA 和 0.0084%snRNA。2.巴马小型猪和巴马香猪的短reads全基因组重测序分析结果显示,在所有常染色体及X染色体中,巴马小型猪的核酸多态性（nucleotide diversity,Pi）都显著低于巴马香猪核酸多态性。这一结果从基因组水平深度阐述了巴马小型猪近交水平,表明了巴马小型猪已经是一个近交程度高、遗传稳定性高的群体。此外,完成了巴马香猪基因组草图的绘制（contig N50 size of 11.87Kb,a scaffold N50 size of 99.2 Kb and a total of length of 2.57 Gb）,并利用巴马香猪基因组与巴马小型猪基因组,绘制了巴马香猪和巴马小型猪之间的第一个全面的基因变异图谱,为进一步研究长期近交产生的SNP、Indel、SV和CNV的变化提供了基础。对这些遗传变异进一步分析后发现,大量长片段的变异都位于与能量代谢、嗅觉和免疫特性有关的基因上,说明了长期近交使得巴马小型猪和巴马香猪在这些方面发生了较大的进化分歧。变异检测研究结果还可以进一步应用在巴马香猪和巴马小型猪遗传多样性和种群结构等研究中,并且能够更好的促进巴马香猪和巴马小型猪的保种和利用。3.对巴马小型猪与其他哺乳动物特别是猪的进行了全基因组比较。哺乳动物同源基因聚类结果显示相比于其他哺乳动物,除了猕猴以外,巴马小型猪的单拷贝同源基因数目是与人类最接近的。并且发现巴马小型猪具有一些特有的基因,其中有些基因的功能与人类疾病相关,有些基因功能与巴马小型猪性早熟及对糖尿病环境抵抗力低有关。这些特有基因表明选择巴马小型猪作为实验动物研究某些疾病具有独特的优势。系统发育树分支长度显示出杜洛克猪经历了一个快速进化的过程,标志着相比于杜洛克猪,巴马小型猪整体蛋白质与人类蛋白质之间的遗传差异更小。对同源蛋白进一步研究,结果显示,相比于杜洛克猪,巴马小型猪与人接近的同源蛋白数目更多,并且特有的更为接近于人的蛋白影响范围极其广泛,说明巴马小型猪作为动物模型的适用范围广泛。此外,对8种人类常见疾病相关的蛋白质进行分析,结果显示巴马小型猪与人类平均相似度较高,表明了巴马小型猪非常适合用于这些人类疾病研究。4.在基因家族收缩与扩张方面,巴马小型猪细胞色素P450（CYP）超家族中的大量亚家族（CYP3A、CYP4F、CYP4A、CYP2J和CYP2E）出现了收缩,这些家族被认为与骨骼形成、精子睾丸发育、水重吸收、药物代谢有关,这些结果可能与巴马小型猪小体型、性成熟早、对高温生活环境适应以及退化的药物代谢能力等性状形成相关。此外,与巴马小型猪比较,杜洛克猪HOXB3、HOXD11和LCORL基因发生正选择,而巴马小型猪这些基因没有发生正选择,这些变异可能与巴马小型猪胸腰椎数量（17-19）较杜洛克猪（21-23）减少有关;相比于杜洛克猪,巴马小型猪CHAD基因发生了正选择,这可能是巴马小型猪腓骨较杜洛克猪显著缩短,体型较矮的重要形成因素之一。巴马小型猪较杜洛克猪性成熟早,可能与巴马小型猪CDK7基因的正选择有关系。杜洛克猪正选择基因富集到大量与能量代谢相关的GO和KEGG结果中,而巴马小型猪富集到的与能量代谢相关的种类较少,并且大部分杜洛克能量代谢相关的正选择基因与人的相似度均低于巴马小型猪与人的相似度。这些结果说明由于杜洛克猪强烈的快速进化,使得能量代谢系统以及能量代谢疾病分子机制都不如巴马小型猪更接近于人。中枢神经系统（CNS）对能量代谢的调控影响动物对糖尿病环境的抵抗性。巴马小型猪CNS中有神经递质作用的正选择基因及与能量代谢相关的正选择基因与杜洛克猪较大差异,这些结果可能是巴马小型猪对糖尿病环境抵抗能力较低的重要原因之一。5.对巴马小型猪和杜洛克猪分别进行高脂高糖饲喂,并利用深度RNA转录组分析对糖尿病易感性进行了解析。实验结果表明,巴马小型猪和杜洛克猪肝脏中 3 个差异 lncRNA（XLOC006422,XLOC026958,XLOC044402）以及肌肉中 3 个差异 lncRNA（XLOC003015,XLOC023027,XLOC026564）通过作用于两个差异表达的mRNA（PGC-1 α和PEPCK）对糖尿病易感性产生影响。本研究利用多种测序技术对广西巴马小型猪进行全基因组测序及组装组装,并基因组进行了全面注释。随后,利用全基因组重测序技术,从全基因组水平展示了巴马小型猪近交程度高的特点;同时进行了巴马香猪基因组测序及简单组装,利用巴马小型猪基因组、巴马香猪基因组和杜洛克猪基因组,获得了三种猪之间基因组变异的详细信息。此外,通过比较基因组分析,将巴马小型猪与其他多个哺乳动物进行对比,获得巴马小型猪基因家族聚类、进化树、物种分歧时间、基因家族扩增和收缩、正选择等详细信息,从基因组层面揭示巴马小型猪作为实验动物的优势。最后,利用巴马小型猪和杜洛克猪高脂高糖饲喂模型进行转录组分析,进一步分析了 lncRNA对糖尿病易感性的影响。
Abstract
zhu zuo wei yi chong chong yao de sheng wu yi xue mo xing yong lai yan jiu ren lei ji bing yi jing you ji shi nian li shi le 。an xi ba ma xiao xing zhu （you chen ba ma xiao xing zhu ,Bama mini pig（BM pig））shi yi chong yi ba ma xiang zhu （Bama xiang pig（BX pig））jing guo 30duo nian feng bi fan yo xing cheng de yi ge wei chuan wen ding de jin jiao qun ti （jin jiao ji shu >0.8）。ba ma xiao xing zhu ju you yu ren lei xiang shi de jie pou xue jie gou he sheng li xue te dian ,yi ji ti xing xiao yi si yang 、wei chuan bei jing qing xi 、ji yin chun he du gao he jin jiao nai shou xing jiang deng te zheng 。jin nian lai ,ba ma xiao xing zhu yi jing bei an fan ying yong zai bu tong de sheng wu yi xue yan jiu ling yu 。jin guan ba ma xiao xing zhu yi jing bei zuo wei shi yan dong wu da liang ying yong ,dan shi yi ran cun zai yi xie yin su zu ai le ba ma xiao xing zhu de tui an ,ji zhong ba ma xiao xing zhu gao zhi liang ji yin zu xu lie he quan mian de ji yin biao da wen jian de que shi shi yi ge guan jian de yin su 。zai ben yan jiu zhong ,wo men shou xian shua ze le er dai ce xu 、10× Genomics、san dai ce xu ji shu he Hi-Cji shu dui ba ma xiao xing zhu ji yin zu xu lie tu pu jin hang le hui zhi ,de dao le yi ge gao zhi liang de ba ma xiao xing zhu quan ji yin xu lie ;ji ci wo men shi yong er dai ce xu ji shu dui ba ma xiang zhu ji yin zu jin hang le ce xu he jian chan zu zhuang ,bing dui ba ma xiao xing zhu he ba ma xiang zhu jin hang le qun ti chong ce xu ,tong guo quan ji yin zu bian yi jian ce shen ru pou xi le chang ji jin jiao dui yu ba ma xiao xing zhu ji yin zu chan sheng de ying xiang ;li yong bi jiao ji yin zu fen xi ,dui ba ma xiao xing zhu yi xie te shu xing zhuang xing cheng de jin hua ji zhi zuo chu shen ke de jie shi ;zui hou ,li yong gao zhi gao tang you dao de ba ma xiao xing zu he du luo ke zhu ,yi yi jing zu zhuang hao de ba ma xiao xing zhu ji yin zu wei can kao xu lie ,tong guo zhuai lu zu ce xu wa jue yu tang niao bing yi gan xing xiang guan de LncRNA。yan jiu jie guo ru xia :1.shi yong 153.59×er dai ce xu shu ju 、71.97× 1O×Genomicsce xu shu ju 、20×san dai ce xu shu ju he 106×Hi-Cce xu shu ju ,zui zhong zu zhuang de chu ba ma xiao xing zhu ran se ti shui ping quan ji yin zu tu pu 。ba ma xiao xing zhu ji yin zu da xiao wei 2.46Gb,yu zhi qian suo gong bu de zhu ji yin zu da xiao xiang jie jin ;ji ContigN50chang du wei 1.03Mbp,ScaffoldN50da dao le 140.06 Mbp。ba ma xiao xing zhu ji yin zu ce xu bu jin ying yong le duo chong ce xu ji shu ,er ju zong ce xu shu ju liang da dao le jing ren de 900×,zhe chong de ce xu ce lve bao zheng le fei chang gao de chan jian ji zheng que xing 。ji yin zu zu zhuang CEGMAji BUSCOping gu jie guo xian shi ba ma xiao xing zhu 94.35%de he xin zhen he ji yin he 94.5%de bao shou ji chui dong wu ji yin bei wan quan zu zhuang le chu lai ,shui ming le ba ma xiao xing zhu ji yin zu ju you hen hao de wan zheng xing 。wei le geng hao de dui ba ma xiao xing zhu ji yin zu jin hang zhu shi ,wo men dui ba ma xiao xing zhu 10ge zu zhi （da nao 、gan zang 、xin zang 、pi zang 、fei 、shen zang 、yi xian 、wei 、gu ge ji he zhi fang ）jin hang le zhuai lu zu ce xu 。zhu shi jie guo biao ming ,ba ma xiao xing zhu ji yin zu bao han 20988ge dan bai zhi bian ma ji yin ,ji zhong 94.8%de ji yin gong neng dou bei yu ce chu lai ,ping jun mei ge ji yin bao han 8.61ge wai xian zi ju bian ma xu lie chang du wei 1509.03bp。ci wai ,ba ma xiao xing zhu ji yin zu zhong hai bao han le 37.04%de chong fu xu lie ,bing ju bao han le yi bu fen fei bian ma RNAxu lie ,bao gua 0.0312%miRNA、0.0136%tRNA、0.0014%rRNA he 0.0084%snRNA。2.ba ma xiao xing zhu he ba ma xiang zhu de duan readsquan ji yin zu chong ce xu fen xi jie guo xian shi ,zai suo you chang ran se ti ji Xran se ti zhong ,ba ma xiao xing zhu de he suan duo tai xing （nucleotide diversity,Pi）dou xian zhe di yu ba ma xiang zhu he suan duo tai xing 。zhe yi jie guo cong ji yin zu shui ping shen du chan shu le ba ma xiao xing zhu jin jiao shui ping ,biao ming le ba ma xiao xing zhu yi jing shi yi ge 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ju neng gou geng hao de cu jin ba ma xiang zhu he ba ma xiao xing zhu de bao chong he li yong 。3.dui ba ma xiao xing zhu yu ji ta bu ru dong wu te bie shi zhu de jin hang le quan ji yin zu bi jiao 。bu ru dong wu tong yuan ji yin ju lei jie guo xian shi xiang bi yu ji ta bu ru dong wu ,chu le mi hou yi wai ,ba ma xiao xing zhu de chan kao bei tong yuan ji yin shu mu shi yu ren lei zui jie jin de 。bing ju fa xian ba ma xiao xing zhu ju you yi xie te you de ji yin ,ji zhong you xie ji yin de gong neng yu ren lei ji bing xiang guan ,you xie ji yin gong neng yu ba ma xiao xing zhu xing zao shou ji dui tang niao bing huan jing di kang li di you guan 。zhe xie te you ji yin biao ming shua ze ba ma xiao xing zhu zuo wei shi yan dong wu yan jiu mou xie ji bing ju you du te de you shi 。ji tong fa yo shu fen zhi chang du xian shi chu du luo ke zhu jing li le yi ge kuai su jin hua de guo cheng ,biao zhi zhao xiang bi yu du luo ke zhu ,ba ma xiao xing zhu zheng ti dan bai zhi yu ren lei dan bai zhi zhi jian de wei chuan cha yi geng xiao 。dui tong yuan dan bai jin yi bu yan jiu ,jie guo xian shi ,xiang bi yu du luo ke zhu ,ba ma xiao xing zhu yu ren jie jin de tong yuan dan bai shu mu geng duo ,bing ju te you de geng wei jie jin yu ren de dan bai ying xiang fan wei ji ji an fan ,shui ming ba ma xiao xing zhu zuo wei dong wu mo xing de kuo yong fan wei an fan 。ci wai ,dui 8chong ren lei chang jian ji bing xiang guan de dan bai zhi jin hang fen xi ,jie guo xian shi ba ma xiao xing zhu yu ren lei ping jun xiang shi du jiao gao ,biao ming le ba ma xiao xing zhu fei chang kuo ge yong yu zhe xie ren lei ji bing yan jiu 。4.zai ji yin jia zu shou su yu kuo zhang fang mian ,ba ma xiao xing zhu xi bao se su P450（CYP）chao jia zu zhong de da liang ya jia zu （CYP3A、CYP4F、CYP4A、CYP2Jhe CYP2E）chu xian le shou su ,zhe xie jia zu bei ren wei yu gu ge xing cheng 、jing zi gao wan fa yo 、shui chong xi shou 、yao wu dai xie you guan ,zhe xie jie guo ke neng yu ba ma xiao xing zhu xiao ti xing 、xing cheng shou zao 、dui gao wen sheng huo huan jing kuo ying yi ji tui hua de yao wu dai xie neng li deng xing zhuang xing cheng xiang guan 。ci wai ,yu ba ma xiao xing zhu bi jiao ,du luo ke zhu HOXB3、HOXD11he LCORLji yin fa sheng zheng shua ze ,er ba ma xiao xing zhu zhe xie ji yin mei you fa sheng zheng shua ze ,zhe xie bian yi ke neng yu ba ma xiao xing zhu xiong yao chui shu liang （17-19）jiao du luo ke zhu （21-23）jian shao you guan ;xiang bi yu du luo ke zhu ,ba ma xiao xing zhu CHADji yin fa sheng le zheng shua ze ,zhe ke neng shi ba ma xiao xing zhu fei gu jiao du luo ke zhu xian zhe su duan ,ti xing jiao ai de chong yao xing cheng yin su zhi yi 。ba ma xiao xing zhu jiao du luo ke zhu xing cheng shou zao ,ke neng yu ba ma xiao xing zhu CDK7ji yin de zheng shua ze you guan ji 。du luo ke zhu zheng shua ze ji yin fu ji dao da liang yu neng liang dai xie xiang guan de GOhe KEGGjie guo zhong ,er ba ma xiao xing zhu fu ji dao de yu neng liang dai xie xiang guan de chong lei jiao shao ,bing ju da bu fen du luo ke neng liang dai xie xiang guan de zheng shua ze ji yin yu ren de xiang shi du jun di yu ba ma xiao xing zhu yu ren de xiang shi du 。zhe xie jie guo shui ming you yu du luo ke zhu jiang lie de kuai su jin hua ,shi de neng liang dai xie ji tong yi ji neng liang dai xie ji bing fen zi ji zhi dou bu ru ba ma xiao xing zhu geng jie jin yu ren 。zhong shu shen jing ji tong （CNS）dui neng liang dai xie de diao kong ying xiang dong wu dui tang niao bing huan jing de di kang xing 。ba ma xiao xing zhu CNSzhong you shen jing di zhi zuo yong de zheng shua ze ji yin ji yu neng liang dai xie xiang guan de zheng shua ze ji yin yu du luo ke zhu jiao da cha yi ,zhe xie jie guo ke neng shi ba ma xiao xing zhu dui tang niao bing huan jing di kang neng li jiao di de chong yao yuan yin zhi yi 。5.dui ba ma xiao xing zhu he du luo ke zhu fen bie jin hang gao zhi gao tang si wei ,bing li yong shen du RNAzhuai lu zu fen xi dui tang niao bing yi gan xing jin hang le jie xi 。shi yan jie guo biao ming ,ba ma xiao xing zhu he du luo ke zhu gan zang zhong 3 ge cha yi lncRNA（XLOC006422,XLOC026958,XLOC044402）yi ji ji rou zhong 3 ge cha yi lncRNA（XLOC003015,XLOC023027,XLOC026564）tong guo zuo yong yu liang ge cha yi biao da de mRNA（PGC-1 αhe PEPCK）dui tang niao bing yi gan xing chan sheng ying xiang 。ben yan jiu li yong duo chong ce xu ji shu dui an xi ba ma xiao xing zhu jin hang quan ji yin zu ce xu ji zu zhuang zu zhuang ,bing ji yin zu jin hang le quan mian zhu shi 。sui hou ,li yong quan ji yin zu chong ce xu ji shu ,cong quan ji yin zu shui ping zhan shi le ba ma xiao xing zhu jin jiao cheng du gao de te dian ;tong shi jin hang le ba ma xiang zhu ji yin zu ce xu ji jian chan zu zhuang ,li yong ba ma xiao xing zhu ji yin zu 、ba ma xiang zhu ji yin zu he du luo ke zhu ji yin zu ,huo de le san chong zhu zhi jian ji yin zu bian yi de xiang xi xin xi 。ci wai ,tong guo bi jiao ji yin zu fen xi ,jiang ba ma xiao xing zhu yu ji ta duo ge bu ru dong wu jin hang dui bi ,huo de ba ma 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论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自广西大学的张笠，发表于刊物广西大学2019-05-23论文，是一篇关于巴马小型猪论文,基因组论文,全基因组变异检测论文,近交培育论文,动物模型论文,糖尿病易感性论文,广西大学2019-05-23论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自广西大学2019-05-23论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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