鸡性连锁羽速基因筛选及其对生产性状的影响

The growth rate of feathers varies among newly born chicks. Early- (EF) or late-feathering (LF) phenotypes are sex-linked and controlled by a pair of alleles on Z chrome(i.e. K, k+). In the offspring of EF cock mating with LF hen，the male is full of LF and the female is full of EF. The technology of sex distinguished by feather speed is a important technical measures in modern poultry production. It has some advantage over turning the anus, such as reduce the stress response in chickens, avoid the spread of disease, avoid crushing chicken and so on. Ev21 is now commonly used as a molecular marker of the feather speed gene. However, ev21 is not a decision gene and may be increase the risk of biology safety in chickens. It’s necessary to search feather speed decision gene and LF chickens without ev21. This study takes candidate genes that are near by the loci of ev21 inserted in the genome, such as PRLR, SPEF2 and dPRLR/dSPEF2 gene. The next-generation sequencing and interaction network between mRNAs and miRNAs are also used to search feather speed decision factors and verify their function. At the same time, on the basis of the previous Chongren partridge chicken extreme difference traits re-sequencing results and combined with feathering gene , we will use the candidate genes set to search the major gene or closely linked loci and discuss the combined effect of feathering gene and production genes on production traits.

鸡快慢羽属于伴性遗传性状，受Z染色体上一对等位基因控制。利用其遗传特性建立的快慢羽自别雌雄体系，既简便易行快速准确，又可避免翻肛鉴别的缺点，具有重要应用价值。现常用检测ev21作为鉴别羽型的分子标记，然而ev21只是与羽速基因连锁并不是其决定基因，它的存在可能会增加鸡群体生物安全风险，因而寻找快慢羽决定基因研究其作用机制，进而筛选不含ev21的慢羽鸡成为研究热点。本研究以崇仁麻鸡为实验材料，构建资源家系，将ev21插入位点附近的PRLR、SPEF2和dPRLR/dSPEF2基因作为主要候选基因，采用mRNA和miRNA测序技术，通过两者的互作网络筛选快慢羽个体差异基因和miRNA，研究快慢羽个体间基因结构和功能的差异并验证其功能。同时基于前期崇仁麻鸡极端差异性状重测序结果，利用候选基因集法并结合快慢羽基因，在连续世代筛选控制生产性状的主效基因或与之紧密连锁的基因位点，探讨快慢羽基因对生产性状的联合效应。

鸡的快慢羽性状属于伴性遗传性状，常用的分子检测方法是通过检测与羽速基因连锁的ev21存在与否来区分慢羽和快羽，但是，ev21并不是羽速的决定基因，形成羽速差异的分子机制仍不完全清楚。同时，ev21作为E亚型禽内源性白血病病毒家族成员之一，属于非缺陷型内源病毒，对鸡群的生产安全在着潜在的危害，寻找到除ev21标签以外的可靠标记并研究其影响羽速的机制有着重要意义。.本实验利用二代测序技术得到的快慢羽个体间差异miRNAs和差异表达基因，构建与羽速差异相关的miRNAs-mRNAs互作网络，筛选到574个表达差异miRNA和381个差异表达基因。GO和KEGG显著性富集分析显示，筛选出的差异表达miRNA对应的靶基因功能涉及细胞、细胞膜、细胞内成分和锚定等功能，涉及的信号通路包括细胞信号传导、脂质代谢、涵盖黏着斑、细胞内吞和蛋白消化吸收等通路。筛选测序结果并结合相关文献，以ev21插入位点相邻的功能基因作为快慢羽主要的候选基因以及与其相关系数在0.6以上的miRNA作为候选miRNA，其中包括PRLR和SPEF2基因及其7个相关差异表达miRNA。利用双荧光素酶实验，证明测序筛选出的gga-mir-1560-3p、novel_mir71、novel_mir33和novel_mir311与PRLR基因，novel_mir158与SPEF2基因靶基因序列存在结合关系。miRNA过表达/抑制实验显示，靶基因表达量表现为miRNA抑制表达组>空白/阴性对照组>miRNA过表达组（P<0.01），证明候选的miRNA与靶基因存在明确的负向调控关系。同时利用实时荧光定量技术检测不同时期不同羽速个体皮肤组织中的羽速候选基因及其候选miRNA的结果表明，在羽毛发生至初生时不同羽速性状的形成，是由于候选基因PRLR和SPEF2基因协同表达参与形成，同时两个基因在发育的不同阶段受到不同miRNA的调控作用。研究发现，由催乳素受体（PRLR）和精鞭毛蛋白2（SPEF2）部分序列组成的融合基因dPRLR/dSPEF2与快慢羽性状有着直接的关联性，PCR仅能在慢羽个体中检测到融合基因，可以将其作为替代ev21的分子标记。羽速基因与崇仁麻鸡的生产性状关联分析显示，羽速基因主要影响崇仁麻鸡的繁殖性能；对崇仁麻鸡生长性状有影响，但是影响不显著，可以通过结合生长性状候选基因分子标记辅助选择提高生长性能。