《Poultry Science》:Population Genomic Analysis of Weining Chicken via dd-RAD Sequencing: Unraveling Diversity, Structure, and Selective Sweeps
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为破解地方鸡种“遗传家底”不清、保种策略缺数据的难题,研究者以dd-RAD-seq对401只威宁鸡四品系进行群体基因组扫描,发现中等多样性、低分化但存在近交风险,并锁定IL-17、MAPK等免疫-代谢通路选择信号,为高原特色禽种精准保种与分子育种提供量化依据。
在云贵高原的乌蒙山区,有一种“耐粗、耐寒、耐湿”的地方鸡——威宁鸡。它们或顶着乌黑亮颈,或身披黄褐麻羽,散养在喀斯特峰丛与玉米地之间,是贵州毕节市打造高品质禽肉产业的“种子选手”。然而,长期以来养殖户凭羽毛颜色把威宁鸡分为“黄羽、黄麻、青麻、黑头”四系,却没人说得清它们到底分化多大、近交多严重、哪些基因被自然和人工共同“打磨”。遗传家底不清,保种就像“闭眼走钢丝”,一旦近交衰退或基因流失,特色风味和抗逆本领可能瞬间蒸发。
为给威宁鸡“摸清家底”,贵州大学动物科学学院Zhaobi Ai团队联合当地企业,从威宁、纳雍等乡镇收集401只表型一致、血统独立的个体,利用双酶切限制位点关联DNA测序(dd-RAD-seq)在Illumina NovaSeq平台获得524 Gb高质量数据,挖掘到93.88 M基因组SNP,构建起迄今最密集的高原鸡种变异图谱。
研究发现,威宁鸡整体呈现“中等遗传多样性”:观测杂合度Ho=0.267,低于期望杂合度He=0.312,近交系数FIS≈0.14,提示存在轻度近交;四系中,黄麻(HM)多样性最高,黑头(HT)最低。主成分分析、系统发生树与群体结构(ADMIXTURE)一致显示,四系间FST<0.06,基因流Nm最高达13.8,说明分化微弱、交流频繁。连锁不平衡(LD)在50 kb内迅速衰减,进一步印证群体规模较大且历史交流活跃。
然而,分子家系(K-matrix)扫描揪出“隐藏风险”:HT系内88.3%个体对亲缘系数<0.0625,却有2.74%达半同胞水平、0.29%接近全同胞,最大系数0.68,提示小群体导致近交攀升。作者建议立即从遗传距离最远的HM系引入基因、扩大HT系繁殖群,并定期用SNP谱系监控配种,以阻断近交螺旋。
选择信号扫描给出“高原适应性”分子线索。六组两两比较共检出556–702个受选择窗口,GO与KEGG富集高度重叠:IL-17信号通路、MAPK信号通路、抗原加工呈递、T细胞受体信号、细胞黏附分子等免疫-代谢通路反复出现。其中,HT系同时富集B细胞与T细胞通路,QM系以T细胞分化占优,HM与HY系则突出免疫稳态与神经肌肉接头功能,暗示不同羽色系曾面对不同病原压力与选育目标。候选基因MMP家族、IL17C、GSK3A、FADD等被推测参与细胞外基质重塑与能量利用,可能赋予威宁鸡“抗寒、耐粗”的高原本领。
研究同时勾勒 demographic 历史:PSMC模型显示,威宁鸡与全球鸡种同步经历末次冰期(LGM)瓶颈后回升,近期有效群体大小稳定,为制定长期保种计划提供时间标尺。
2026年1月,这项成果以“Population Genomic Analysis of Weining Chicken via dd-RAD Sequencing: Unraveling Diversity, Structure, and Selective Sweeps”为题发表于《Poultry Science》,为地方鸡种首次提供“基因组身份证”,填补了高原特色禽种群体基因组学空白。
关键技术速览
dd-RAD-seq(在NovaSeq PE150测序,BWA+GATK call SNP)、PopGene算多样性、GCTA做PCA、FastTree建系统树、ADMIXTURE推群体结构、TreeMix估基因流、PSMC绘历史有效群体、vcftools滑动窗口FST+θπ扫描选择信号、GO/KEGG富集解析功能。
研究结果提要
基因组SNP分布与注释
93.88 M SNP,Chr6的0–22 Mb区段富集;18.5%位于非编码区,39.7%为编码区非同义突变,Ti/Tv≈2.3,数据可靠。
遗传多样性分析
四系Ho≈0.267,He=0.312,FIS≈0.14,PIC 0.249–0.253;HM多样性最高,HT最低;LD在0–50 kb陡降,HM衰减最快。
主成分分析
四系整体聚集,HT与QM离散度大,提示羽色分类与遗传背景部分对应。
遗传关系分析
ADMIXTURE K=2最优,两祖先组分广泛混杂;系统树显示QM与HT、HY与HM分别成簇,反映表型分化与基因交流并存。
群体分化与基因流
FST 0.018–0.058,QM-HY最低(0.018)且Nm=13.8;HM-HT最高(0.058)且Nm=4.1,验证“低分化高交流”格局。
群体历史推断
PSMC揭示四系同步经历LGM瓶颈后回升;TreeMix检测HM→QM、HY→HM定向基因流,暗示人工引种历史。
分子家系构建
K-matrix显示整体亲缘低,但HT系存在半同胞/全同胞对,需即刻干预。
选择区域定位
六组比较获556–702个top 5% FST&θπ窗口,免疫-代谢通路反复富集,提示长期环境-病原双重选择。
GO与KEGG富集
IL-17、MAPK、TCR、抗原呈递、细胞黏附等通路在多个对比中共享,MMP、IL17C、GSK3A等为核心候选基因。
结论与讨论
威宁鸡以“中等多样性+低分化+轻度近交”为特征,黑头系因群体最小已现近交风险;免疫与代谢通路的选择信号最强烈,IL-17和T细胞相关基因成为高原适应与抗病育种的优先靶点。研究首次用高密度SNP为地方鸡种建立“基因组档案”,提出“SNP监控-跨系导血-扩大基数”三步保种策略,为贵州乃至全球高原地方鸡种的可持续利用提供可复制范式。