马毛色遗传机理研究进展

动物毛色是人类正向选择产生的表型之一,在遗传与进化过程中扮演着重要角色。其中马的毛色丰富多变,单从表型无法准确判别其属于哪种毛色,造成马品种登记时毛色性状记录不准确,因此研究马毛色形成机理在育种工作中具有重要意义。随着基因组学及测序技术的日益成熟,马毛色形成遗传机理的研究不断深入,并发现不同毛色性状与特定疾病之间的相关性。本文从遗传学的角度对马的毛色进行归类,对与其形成的相关基因、作用机理及应用等研究进展进行了综述,以期为马毛色形成机理的系统性研究和马匹选育提供借鉴和参考。     

全基因组测序在重要家畜上的研究进展

全基因组测序研究主要包括通过不同测序技术和组装比对方法,获得某物种的全基因组序列图谱,及在此基础上构建物种全基因组遗传变异图谱进行个体或群体遗传多样性、选择信号或起源进化等方面的研究。利用单核苷酸多态性(SNP)、插入和缺失(Indel)和拷贝数变异(CNV)等遗传变异作为分子标记,全基因组测序研究已经在家畜起源进化、驯化、适应性机制、重要经济性状候选基因、群体历史动态等方面取得了许多重要的研究成果。本文主要对近几年全基因组测序在常见家畜(猪、马、牛、羊等及其近缘物种)的取得的重要研究成果进行了综述,并讨论了全基因组测序的优势、缺点及在生产中意义。此外,对基因组测序研究的未来发展进行了归纳及展望,以期为今后家畜重要经济性状的功能基因定位和物种起源、驯化研究提供参考。     

食品及饲料中马属动物源性成分的PCR检测研究

采用马和驴mtDNA中特异性片段引物 ,利用聚合酶链反应技术 (polymerasechainreaction ,PCR) ,建立了饲料中马属动物源性动物成分的快速检测方法。通过内切酶HaeⅢ、Sau3A和AluⅠ可对扩增结果进行验证并能够区分马成分和驴成分。扩增产物测序结果表明 :驴扩增产物序列与数据库序列完全一致 ,马样品扩增产物与数据库序列的同源性达 99%。该方法的检测低限分别为 0 5 %(w w)和 0 2 5 %(w w) ,可作为食品及饲料中马属动物成分鉴别检测的有效方法。     

结合系统发育与群体遗传学分析检验杂交是否存在的技术策略

杂交通常指不同类群间(种间或种内)经有性途径的遗传交流。越来越多的研究表明,作为一种遗传交换过程,杂交是生物多样性形成、维持和丧失的重要机制,它广泛参与了动物、植物、微生物等的类群分化。然而,我们对杂交过程中遗传交换的普遍性、存在模式、产生机制的认识还非常有限。当前,高通量测序技术的飞速发展和基因组学研究技术的普遍应用,为深入评价遗传交换的普遍性和进化意义提供了前所未有的契机。如何选用恰当的研究技术与策略检验潜在的杂交并评价它的特征,成为大家普遍面临的问题。本文试图综合来自系统发育和群体遗传等相互关联学科中不同的技术策略,以当前流行的高通量测序技术为核心,结合表型和细胞遗传学等多种数据获取和分析手段,概括不同分析策略的特点,联系必要的实例研究,为生物多样性与进化领域的学者提供检测遗传交换的参考。     

高通量测序技术在食品微生物研究中的应用

高通量测序技术的快速发展对食品微生物发酵过程和机制研究产生了深刻的影响,主要体现在食品微生物生理功能、代谢能力和进化的研究以及食品微生物群落结构、动态变化及其对环境的响应机制等方面。另外,通过对食品微生物基因组和元基因组进行数据分析,也对食品发酵过程优化、微生物功能改造、食源性微生物疾病预防和控制等提供了重要的依据。本文总结了近年来利用高通量测序技术对食品微生物基因组和元基因组进行测序的研究,并探讨了测序技术的发展对食品微生物研究的影响及发展趋势。     

组学时代农业动物遗传育种研究的机遇与挑战

<正>高通量测序技术的飞速发展开启了生命科学领域组学时代的篇章。人类ENCODE、Roadmap、FANTOM等计划的逐步实施,进一步加深了人们对疾病产生分子机制的理解。2015年,动物基因组功能注解(Functional Annotation of Animal Genomes,FAANG)计划正式启动,其主要目标是全面而完善地注解家养动物基因组中的功能元件。该项目的启动凸显了农业动物领域相关研究的重要性,主要表现在:首先,农业动物基因组研究有利于揭示动物的进化、环境适应以及遗传选择;其次,以猪、羊     

果树高通量测序的最新研究进展

本文综述了果树高通量测序的最新研究成果。重点介绍了全基因组测序、重测序研究所揭示的果树基因组、基因家族进化、可可荚色基因挖掘和柑橘、桃驯化起源等重要科学问题,以及转录组测序研究所揭示的果树园艺性状、组织分化、果实不同发育阶段、响应人工栽培、采后措施和逆境等的分子机理。同时也讨论了果树高通量测序究领域存在的挑战和机遇。     

进化系统生物学与反刍动物的进化研究

自达尔文以来,宏观进化和微观进化研究之间一直存在着鸿沟(gap). 20世纪初现代遗传学兴起后,进化研究更多是微观领域的研究,但往往难以解析多姿多彩生物性状进化的遗传基础.比如,反刍动物不仅在科学上有着极为重要的特征性状(如多室胃和角),而且是人类农业文明家畜物种的最重要来源类群,但其进化的遗传基础一直是个谜团.为解决这类问题,我们提出了进化系统生物学(evolutionary genotype-phenotype systems biology,eGPS),旨在利用多层次组学数据,大尺度跨物种阐释动物复杂性状的遗传基础和成因.本文简要介绍了进化生物学的最新进展,并系统综述了有待阐明其遗传进化基础的反刍动物的性状特征,指出eGPS研究有望系统解决这些重要性状特征的进化遗传基础.     

家马、野马和野驴

在祖国辽阔的蒙新地区和西藏高原,分布着许多特殊和珍贵的动物,像牦牛、野驴、双峰驼、羚羊、盘羊和雪豹等;还有举世闻名的野马。虽然它们没有巨大的经济价值,但是在演化过程中和地理分布上,却有重要的学术意义。现在把家马、野马和野驴,作一个简单的介绍,供大家参考。一.马的种类马在生物学上属于哺乳类中的奇蹄目(Pe-rissodactyla)、马科(Equidae)、马属(Equus)。全世界现在生存的马类共7种,分别隶属于3亚属:马亚属(Equus)、驴亚属(Asinus)和斑马亚属(Hippotigris)。     

驴源兽疫链球菌的分离鉴定及多位点序列分型分析

【目的】本研究采集了新疆地区驴腺疫病料,从样品中分离鉴定可疑病原菌并对其进行基因水平的分型与进化分析。【方法】对采集的新疆地区某驴场驴腺疫病驴颌下淋巴结拭子进行细菌分离培养,对2个分离株(HT111、HT321)进行染色、培养、生化试验、药敏试验,对其16S rRNA及SeM基因进行测序和进化分析,并通过PCR扩增7个管家基因,利用多位点序列分型(MLST)方法鉴定其分子分型。【结果】2个分离株均属马链球菌兽疫亚种,其中HT111对测试的13种抗生素中的3种(青霉素、克拉霉素和四环素)耐药,HT321对8种抗生素(阿莫西林、头孢呋辛、头孢噻呋、青霉素、克拉霉素、克林霉素、土霉素和四环素)耐药。序列分型发现了一种新的ST型为ST420 (HT321),分离株HT111为ST179型。【结论】本研究在新疆地区首次分离了驴源马链球菌兽疫亚种,并鉴定出一个新的ST型(ST420),为驴腺疫的流行病学提供了参考数据。     

Transformation of animal genomics by next-generation sequencing technologies: a decade of challenges and their impact on genetic architecture

For more than a quarter of a century, sequencing technologies from Sanger’s method to next-generation high-throughput techniques have provided fascinating opportunities in the life sciences. The continuing upward trajectory of sequencing technologies will improve livestock research and expedite the development of various new genomic and technological studies with farm animals. The use of high-throughput technologies in livestock research has increased interest in metagenomics, epigenetics, genome-wide association studies, and identification of single nucleotide polymorphisms and copy number variations. Such studies are beginning to provide revolutionary insights into biological and evolutionary processes. Farm animals, such as cattle, swine, and horses, have played a dual role as economically and agriculturally important animals as well as biomedical research models. The first part of this study explores the current state of sequencing methods, many of which are already used in animal genomic studies, and the second part summarizes the state of cattle, swine, horse, and chicken genome sequencing and illustrates its achievements during the last few years. Finally, we describe several high-throughput sequencing approaches for the improved detection of known, unknown, and emerging infectious agents, leading to better diagnosis of infectious diseases. The insights from viral metagenomics and the advancement of next-generation sequencing will strongly support specific and efficient vaccine development and provide strategies for controlling infectious disease transmission among animal populations and/or between animals and humans. However, prospective sequencing technologies will require further research and in-field testing before reaching the marketplace.     

腹泻柴达木马亚成体粪便微生物多样性分析及其生物标记物的筛选

为比较青藏高原柴达木马亚成体腹泻与健康个体粪便微生物群落多样性和结构组成的差异, 我们利用16S rRNA测序技术对采集的腹泻 (n = 3) 和健康 (n = 13) 个体粪便样本细菌的组成与分布进行分析比较,并利用实时荧光定量PCR测定相关菌属的含量。结果显示,无论健康还是腹泻,厚壁菌门、拟杆菌门、疣微菌门、变形杆菌门和螺旋体门是柴达木马亚成体粪便中的优势菌门。相比健康组,腹泻组粪便微生物的Alpha多样性显著下降 (P < 0.05),厚壁菌门相对丰度下降而变形杆菌门的相对丰度显著增加 (P < 0.05),推断这两个门中的梭菌属、普雷沃菌属、纤杆菌属等丰度的失衡可能是导致柴达木马腹泻的原因之一。此外,通过机器学习的随机森林算法筛选出12个对健康和腹泻柴达木马亚成体粪便微生物差异具有较大影响的特征菌属,包括甲烷短杆菌属、纤杆菌属、Paludibacter、肉食杆菌属和迷踪菌属等。研究揭示了健康和腹泻柴达木马亚成体粪便微生物组的变化,为进一步研究青藏高原地区家畜腹泻提供一定的数据支持。     

高通量测序技术及其在表观遗传学上的应用

DNA测序技术是现代生命科学研究的重要工具之一,而高通量测序技术在全基因组的研究中发挥着越来越重要的作用。简要回溯DNA测序技术的产生与发展,着重从PCR扩增测序和单分子测序两个方面全面描述了高通量测序中众多代表性的技术及直接测序技术,并从DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA调控等方面阐述了高通量测序技术在表观遗传学上的运用。     

Selective whole genome amplification and sequencing of Coxiella burnetii directly from environmental samples

Whole genome sequencing (WGS) is a widely available, inexpensive means of providing a wealth of information about an organism's diversity and evolution. However, WGS for many pathogenic bacteria remain limited because they are difficult, slow and/or dangerous to culture. To avoid culturing, metagenomic sequencing can be performed directly on samples, but the sequencing effort required to characterize low frequency organisms can be expensive. Recently developed methods for selective whole genome amplification (SWGA) can enrich target DNA to provide efficient sequencing. We amplified Coxiella burnetii (a bacterial select agent and human/livestock pathogen) from 3 three environmental samples that were overwhelmed with host DNA. The 68- to 147-fold enrichment of the bacterial sequences provided enough genome coverage for SNP analyses and phylogenetic placement. SWGA is a valuable tool for the study of difficult-to-culture organisms and has the potential to facilitate high-throughput population characterizations as well as targeted epidemiological or forensic investigations.     

Current challenges and solutions of de novo assembly

Background: Next-generation sequencing (NGS) technologies have fostered an unprecedented proliferation of high-throughput sequencing projects and a concomitant development of novel algorithms for the assembly of short reads. However, numerous technical or computational challenges in de novo assembly still remain, although many new ideas and solutions have been suggested to tackle the challenges in both experimental and computational settings.Results: In this review, we first briefly introduce some of the major challenges faced by NGS sequence assembly. Then, we analyze the characteristics of various sequencing platforms and their impact on assembly results. After that, we classify de novo assemblers according to their frameworks (overlap graph-based, de Bruijn graph-based and string graph-based), and introduce the characteristics of each assembly tool and their adaptation scene. Next, we introduce in detail the solutions to the main challenges of de novo assembly of next generation sequencing data, single-cell sequencing data and single molecule sequencing data. At last, we discuss the application of SMS long reads in solving problems encountered in NGS assembly.Conclusions: This review not only gives an overview of the latest methods and developments in assembly algorithms, but also provides guidelines to determine the optimal assembly algorithm for a given input sequencing data type.     

基于分子宏条形码分析四川卧龙国家级自然保护区雪豹的食性

作为中亚和青藏高原山地生态系统中的顶级捕食者, 雪豹(Panthera uncia)对于维持食物网结构和生态系统稳定性有重要作用。了解雪豹的食性组成和变化对于理解其生态系统功能和物种间相互作用有重要意义。以往的雪豹食性分析多基于对其粪便中食物残渣的形态学鉴定, 但准确度受人员经验和主观因素影响较大。邛崃山脉位于雪豹分布区东南缘, 该区域的雪豹种群规模小且相对孤立, 研究匮乏。本研究基于非损伤性取样, 在邛崃山脉的卧龙国家级保护区采集疑似雪豹粪便样品38份, 首先提取粪便DNA, 并扩增线粒体DNA 16S rRNA基因片段进行分子物种鉴定, 确定其中22份为雪豹粪便样品。随后, 利用脊椎动物通用引物和雪豹特异性阻抑引物扩增粪便DNA中的食物成分, 并进行高通量测序, 分析雪豹食性构成。食性分析结果显示岩羊(Pseudois nayaur)是卧龙地区雪豹最主要的食物, 在67%的样品中均有检出。家牦牛(Bos grunniens)在33%的样品中出现, 也在雪豹食性中占较高比例。此外, 鼠兔(Ochotona spp.)和鸟类也在少量样品中发现。可见, 野生猎物是卧龙地区雪豹的主要食物资源; 与大世界大多数其他地区的雪豹食性相同, 野生大型有蹄类是雪豹最重要的食物。然而家畜(牦牛)在卧龙雪豹食谱中有相当高的占比, 显示该区域内可能存在较为严重的由雪豹捕食散养家畜引起的人兽冲突问题。     

家马的驯化起源与遗传演化特征

人类文明发展历史中, 家马(Equus ferus caballus)曾是推动文化交流、促进人类社会发展的主要动力。关于家马何时、何地被驯化以及在此过程中其遗传演化如何被人类影响等一直备受关注。近年来随着遗传学技术的发展, 人们对该问题有了更为深入的理解。本文回顾了近二十年来相关研究所取得的成果, 探讨了家马的驯化起源中心和驯化过程中的遗传演化特征, 并对未来的研究方向以及遗传资源保护提出了建议。分子标记遗传学和考古学研究认为家马可能来自多个驯化起源地种群, 然而最近的古DNA研究结果表明, 现代家马的驯化起源可能比之前人们所猜测的更加复杂, 古代博泰马被认为是最早被驯化的家马, 然而最近被证实并不是现代家马的直系祖先。如此复杂的驯化问题可能从多学科的层次才能解析清楚。人类社会活动直接或间接影响了家马的演化历程, 特别是工业革命以来家马的遗传基础发生了巨大变化, 其遗传多样性开始急剧衰退, 不少地方品种正逐渐走向衰落甚至灭绝。为确保农业生态安全不受威胁, 建议加强家马遗传资源保护与动物遗传学和文化地理之间的联系研究。     

Seroprevalence of Toxoplasma gondii in equids from Southern Spain

Antibodies to Toxoplasma gondii were determined in serum samples from 616 equids (454 horses, 80 mules and 82 donkeys) in a cross-sectional study of 420 herds in Andalusia (Southern Spain), the region with the highest number of equids in Spain. Antibodies to T. gondii were found in 10.8% horses, 15.0% mules and 25.6% donkeys by using the modified agglutination test (MAT) at a cut-off of 1:25. Herd seroprevalence for horses, mules and donkeys was 14.7% (48/327), 23.9% (11/46) and 34.0% (16/47), respectively, and 75 herds (17.8%) had at least one seropositive animal. Significant differences in T. gondii seroprevalence were observed among species, with donkeys having the highest seroprevalence and horses the lowest (P=0.04). Seroprevalence was significantly higher in herds with presence of domestic ruminants. This study is the first report of the presence of T. gondii antibodies in equine species in Spain and the first reporting T. gondii infection in donkeys in Europe. The presence of antibodies is indication of contact with the parasite and therefore, consumption of equine meat could be a potential source of human infection in Spain.     

雪豹保护遗传学和基因组学研究进展

雪豹 (Panthera uncia) 隶属于食肉目猫科豹属,是生活在青藏高原及其周边地区的旗舰物种。随着分子生物学和高通量测序技术的发展,雪豹保护遗传学和保护基因组学研究得到快速的发展,其中非损伤性遗传取样法显著推动了雪豹保护遗传学研究。本文综述了非损伤性遗传取样法在雪豹物种鉴定、个体识别和性别鉴定等研究中的应用,雪豹的系统发生地位、系统地理格局和种群遗传结构及其亚种争议、演化历史、适应性演化和基因组特征等保护遗传学和基因组学方面的研究现状和进展,并对雪豹保护遗传学和基因组学未来发展趋势进行了展望,以期促进雪豹保护生物学研究和保护对策的科学制定。