鸭主要组织相容性复合体（MHC）基因位点分析

Major histocompatibility complex (MHC) is a family of immune-related genes, which play essential roles in animal adaptive immunity. Most of these genes are polygenic and highly polymorphic. While MHC genes are related to host resistance and susceptibility to infections, and animal producibility, they are also the model genes for studying molecular evolution. Because of its distinct immunological characteristics, the duck is gradually becoming an important model animal, especially because of that ducks show obvious resistance to avian influenza as compared with chickens. It is highly interesting to understand the mechanisms behind. Currently, the duck MHC locus is less extensively studied than its chicken counterparts. We are planning to analyze the duck MHC gene locus based on the duck BAC library previously constructed in our laboratory. We will further study the number, expression and polymorphisms of the duck MHC genes. Hopefully, this study will provide significant insights into our understanding of molecular evolution of MHC genes in animals.

主要组织相容性复合体（MHC）是动物适应性免疫系统的核心基因家族，与动物对许多疾病的抗性、易感性和动物生产性能有着密切关系，同时也是研究分子进化的模式基因。鸭是重要的农业经济禽类，在我国仅次于鸡的生产。近年来，鸭的诸多免疫学特性使其越来越受免疫学家的关注。比如，与鸡相比，鸭表现出对禽流感的较强抗性；同时，鸭可以携带很多病毒但不表现症状。对鸭展开深入的免疫遗传学研究是理解这些免疫学特点的基础。作为适应性免疫系统的重要基因家族，国际上目前对鸭MHC基因的了解远远落后于对鸡MHC的研究，因此，本研究将利用本实验室已有的鸭BAC文库，从基因组水平解析鸭MHC基因座位，对鸭MHC各类基因的数量、表达和多态性进行分析研究，为深入研究鸭的分子进化和分子育种提供重要的基础数据。

家鸭是水禽类的代表，是我国仅次于家鸡的第二大家禽，在畜牧业经济、疾病模型以及免疫学研究中占有重要地位。现有的多项研究表明家鸭和家鸡的免疫系统存在显著的差异，例如模式识别受体基因RIG-I的表达，截短型IgY免疫球蛋白的出现，复杂的免疫球蛋白轻链基因座以及T细胞受体V基因的增多都赋予了鸭较高的病毒抵抗能力，对高致病性禽流感病毒的抵抗能力显著高于鸡。主要组织相容性复合体基因是机体内负责抗原识别和递呈的重要基因，在适应性免疫中发挥着非常重要的作用。随着基因组测序技术的不断进步，越来越多物种的MHC基因座得到了解析。. 本项目以北京鸭为研究对象，采用4D PCR的方法进行BAC文库筛选，获得了包含北京鸭大部分MHC序列的BAC克隆，使用Pacbio以及Nanopore测序方法对BAC克隆进行测序并拼接，获得了约800 Kb的北京鸭MHC基因序列，是目前发现的最长的鸟类MHC基因座。通过对获得的相关序列进行注释，我们发现北京鸭的MHC基因座有如下几个特点：1、鸭的MHC基因座排列相对松散，在800 Kb左右的序列里分布着110个基因；2、鸭的MHC基因座按照extended class Ⅱ-class Ⅱ-class Ⅰ-class Ⅲ的方式排列，含有5个有功能的class Ⅰ基因和13个有功能的class Ⅱ基因，各基因簇之间分布着大量的class Ⅳ基因(BG基因)及嗜乳脂蛋白家族基因(BTN基因)，推测是由于相关序列在基因组中发生了多次复制导致；3、通过对鸭的MHC基因座进行共线性分析，发现其缺少了与抗原递呈相关的TAPBP基因和LMP基因。. 本研究获得了北京鸭的大部分MHC基因座信息，通过共线性比对以及比较进化分析，总结了北京鸭MHC基因座的特点，对探究家鸭的免疫功能以及分子育种提供了理论基础。