Nature子刊 | 2篇！江西农业大学黄路生等团队合作构建全球多品种最精准千猪单倍型库

在具有谱系结构和多个品种的大规模猪群中进行高质量的全基因组重测序将能够准确构建单倍型和强大的选择标签检测。

2023年8月23日，江西农业大学黄路生及张志燕共同通讯在Nature Communications发表题为“Accurate haplotype construction and detection of selection signatures enabled by high quality pig genome sequences”的研究论文，该研究对全球43个猪种共计1096个高深度重测序样本，结合系谱信息、有效单倍型读长（Phase informative Reads）以及连锁不平衡信息，构建了覆盖全球多品种、大样本、最准确的千猪单倍型数据库，并应用该单倍型数据库在猪复杂性状因果机制解析，基因组选育以及进化选择方面进行了创新探索。

另外，2023年8月12日，江西农业大学黄路生及陈从英共同通讯在Nature Communications 在线发表题为“Characterization of the pig lower respiratory tract antibiotic resistome”的研究论文，该研究利用675头实验猪的745个宏基因组，对猪下呼吸道微生物组的抗生素抗性组进行了表征，其中包含属于372个ARGs的1228个开放阅读框。12种对四环素产生耐药性的ARGs与MGE Tn916家族有关，多种类型的ARGs与转座酶基因tnpA有关。在猪肠道微生物组和人肺微生物组中也观察到ARG和MGEs之间的大多数连锁复合物(Tn916家族和tnpA)，这表明这些MGEs介导ARG转移到人和猪健康的高风险。γ变形菌是ARG的主要载体，其中大肠杆菌携带ARG >50个，MGEs >10个。虽然微生物组成构成了ARGs的组成，但该研究确定了73种ARGs，其相对丰度与肺部病变的严重程度显著相关。总之，该研究结果首次概述了猪下呼吸道微生物组中ARG的概况（点击阅读）。

由于猪在解剖学、生理学和遗传学上与人类相似，因此可作为优秀的人体生物医学模型和有前景的异种移植供体。研究猪的遗传特征及其重要性状的进化机制，将有助于在生物医学模型和农业方面最大限度地发挥其价值。目前已经有大量的全基因组关联研究(GWAS)通过低或中密度的SNP芯片在大规模猪队列中进行生长、肉质和抗病性的研究。虽然SNP芯片的成本低于重测序技术，但其稀疏密度限制了其在相关性状的精细定位和因果变异鉴定中的应用。

在这种情况下，利用单倍型参考组合，将SNP芯片的基因型插入到高密度变异组合的基因型中，从而对被研究猪的表型进行深入的遗传剖析，已经成为一种有效和高效的方法。从这个意义上说，单倍型参考面板的变异体密度、相位准确性和多样性对填补至关重要。一些研究提供了猪的单倍型参考组合，但它们在样本和品种大小、变异数和相位准确性方面有一定的局限性。因此，构建多品种、多个体的优质猪单倍型参考群体对于基因型填补和进一步的遗传学研究至关重要。

猪作为一个长期驯化的物种，在体型大小、抗病能力、肉质等方面经历了一系列的选择。全世界可能有730多个猪种，其中三分之二分布在中国和欧洲。这些品种在身材、抗病能力、毛色、行为、生育力和其他特征上差异很大，这些特征主要由遗传因素控制。然而，猪的长期平衡选择特异性基因是否存在仍然难以捉摸。尤其是在利用平衡选择下的基因进行育种时，应考虑到额外的因素以尽量减少负面影响。

该研究以遍布全球的43个猪种共计1096个样本为研究对象，对包括亚洲野猪、中国东南家猪、中国西北家猪、欧亚杂交猪、欧洲杂交猪、欧洲家猪、欧洲野猪内的多个品种和3个具有系谱信息的资源家系群体，进行高深度基因组重测序（～17.1X），共挖掘了41,964,356个变异位点并对其进行基因分型，经中芯1号芯片基因型和家系信息共同验证其准确性，发现基因型准确度高达98.6%。随后，作者结合有效单倍型读长、系谱结构和连锁不平衡信息，构建了一个涵盖丰富遗传变异、多品种、大样本、定相准确的高质量猪参考单倍型库。该单倍型库不仅在复杂性状遗传解析、基因组选育中具有重要作用，还在进化选择分析中同时鉴别到了受平衡选择和正向选择的候选基因。

单倍型参考序列的插补精度及其在GWAS和育种值估计中的应用（图源自Nature Communications ）

通过重新分析之前发表的SNP array数据，填补GWAS 检测出5个与肌内脂肪(IMF)含量相关的新位点。随后，IMF的EBV估计值的准确性显著提高(R2从0.49提高到0.67)。此外，研究者进行了积极选择分析和平衡选择分析。正向选择分析确定了控制身高变异的候选基因。平衡选择分析揭示了另一个与腹泻和生长相关性状相关的平衡选择基因。综上所述，本研究提供了猪基因组丰富的遗传变异和高质量的单倍型资源，并通过发现新的IMF候选基因、身材和平衡选择证明了它们的利用。

中国科学院院士、中国畜牧兽医学会理事长、江西农业大学猪遗传改良与种质创新全国重点实验室主任黄路生，江西农业大学张志燕研究员为共同通讯作者；江西农业大学童信凯博士（现为江西师范大学教师）为第一作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和江西省科技厅重大科技研发项目的支持。

参考消息：

https://doi.org/10.1038/s41467-023-40434-3

转自：“iNature”微信公众号

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