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牧医所揭示北京鸭羽色和体格遗传机制

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  近日,中国农业科学院北京畜牧兽医研究所科研人员采用远缘杂交策略,系统解析了北京鸭在品种改良过程的基因组变异机制,成功定位了羽色和体格大小两个关键经济性状的主效基因。此项研究从方法论角度为系统解析动植物品种改良机制提供了经典范例,并为畜禽分子育种提供了理论基础。相关研究成果于2018年7月17日在线发表于《自然通讯(Nature Communications)》,并被列为当期亮点推荐论文。

  北京鸭是世界著名家禽品种,其羽毛洁白,生长速度快,42天即可出栏上市,成年个体体态健硕,体重约3.5千克,相比野鸭或地方品种大2到3倍。北京鸭凭借其杰出的生产性能已成为全球肉鸭行业的主导品种,更是驰名中外的北京烤鸭的原材料。

  科研人员构建了大规模绿头野鸭与北京鸭的杂交后代群体,并启动了“千鸭X组”计划,运用多组学技术对1026只杂交二代个体及其祖代亲本(40只绿头野鸭、30只北京鸭)进行全基因组关联分析(GWAS)和表达数量性状基因座(eQTL)分析。深入研究分析表明,杂交后代群体羽色分化由单个基因决定,完全符合孟德尔遗传定律。正是由于一个6.6 kb的大片段序列插入到MITF基因中,导致其负责黑色素合成的转录本被完全抑制表达,黑色素合成途径被关闭,从而形成了北京鸭洁白的羽毛。更重要的是,该研究鉴定出导致北京鸭体格变大的主效基因IGF2BP1,在相同饲养时间内,该突变型可以多增加15%的体重,同时饲料转化率提高6%。该基因原来是在胚胎期发挥促进生长作用,而北京鸭在被选育过程中,其远程增强子上产生了一个自然突变,致使该基因在北京鸭出壳后仍持续表达,饲料利用效率的提高致使其体格变大。

  研究表明,IGF2BP1这一调控体格大小的通路和方式在各类畜禽中广泛存在,可将这一远程变异调控IGF2BP1持续表达的机制引入其它品种乃至其他畜禽,为进行其他畜禽品种改良提供了可能性。

  此外,通过对绿头野鸭、北京鸭和12个代表性地方品种家鸭的群体遗传学分析发现,中国家鸭大约在1500年前由绿头野鸭驯化而来,而北京鸭则是约700年前由南方家鸭持续定向培育的品种,这一结论为南方白色湖鸭在明朝迁都时期由大运河漕运至北京,并最终培育为北京鸭的假说提供了强有力的证据。

  该研究受到国家自然科学基金、国家水禽产业技术体系、中国农业科学院科技创新工程、国家科技支撑计划、中组部千人计划项目的共同资助。资源群体构建工作得到了牧医所内5个创新团队的协助。

  全文链接: https://www.nature.com/articles/s41467-018-04868-4 

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