盘羊基因组精细图谱绘制及其与绵羊染色体线性进化关系研究

First filial generation from the argali and sheep with 55 chromosomes are fertile. To some extent it subverts the theory that affinis species filial generation reproductive failure.Research group early research of chromosome G band karyotype analysis and chromosome comparative analysis of argali and sheep results suggest that univalent chromosome No.2 derived from sheep perfect pairing with univalent chromosome No. 3 and No. 7 derived from argali to form gametes during meiosis of first filial generation,so the hybrids are fertile.Due to the lack of fine genetic map of sheep and the linear evolutionary data of argali and sheep chromosome, it is unable to pass judgment on fertility mechanism of hybrids. So the project will be used sheep chromosome painting probesto hybridized onto metaphase chromosomes of argali, and generate refined genetic map of argali combined with sheep genetic markers.In addition,combining the third generation genome sequencing technology,sheep BAC hybridization and bioinformatics techniques we clear conservative fragment distribution, combination and arrangement among sheep and argali chromosomes, thereby obtaining the linear evolutionary data of argali and sheep chromosome. The results of this study will Lay a theoretical foundation for a deep understanding of the genetic mechanisms of first filial generation from the Argali and sheep with 55 chromosomes are fertile, furthermore offer help complete assembly of argal chromosome base sequence.

盘、绵羊杂交后代染色体奇数（2n=55）可育在某种程度上颠覆了近缘物种杂交后代繁育出现障碍这一理论。课题组前期盘、绵羊染色体G带与染色体比对分析研究结果提示：盘、绵羊杂种F1代在减数分裂过程中，来源于2号绵羊染色体单体与来源于3、7号两条盘羊染色体单体完美配对，配子形成顺利，后代可育。由于缺乏盘羊精细的遗传图谱以及盘绵羊染色体线性进化数据，目前还不能对盘、绵羊杂交后代可育盖棺定论。基于此，本项目拟批量利用绵羊染色体涂染探针，对盘羊中期分裂相染色体进行荧光原位杂交，并结合绵羊遗传标记，精确绘制盘羊遗传图谱。此外结合基因组三代测序技术、绵羊BAC杂交以及生物信息技术明确保守片段在绵羊和盘羊染色体上的分布、组合和排列关系，从而获得盘、绵羊染色体线性进化关系数据。 本项目研究结果将为深刻理解盘、绵羊杂交后代55条染色体可育的遗传学机制奠定理论基础，同时也为盘羊染色体碱基序列的完全组装提供帮助。

盘、绵羊杂交后代染色体奇数（2n=55）可育在某种程度上颠覆了近缘物种杂交后代繁育出现障碍这一理论。课题组前期盘、绵羊染色体G带与染色体比对分析研究结果提示：盘、绵羊杂种F1代在减数分裂过程中，来源于2号绵羊染色体单体与来源于3、7号两条盘羊染色体单体完美配对，配子形成顺利，后代可育。由于缺乏盘羊基因组数据以及盘绵羊染色体线性进化数据，目前还不能对盘、绵羊杂交后代可育盖棺定论。.基于此，本项目利用绵羊2号染色体同源染色体涂染探针，与盘羊、绵羊、盘羊与绵羊杂交F1代羊荧光原位杂交，再一次证明盘羊3、7号染色体与绵羊2号染色体同源，与我们前期核型分析结果一致。为了盘羊基因组的组装，我们结合了三种不同的技术: PacBio SMRT、Illumina HiSeq和高通量染色体构象捕获( Hi-C )平台，我们获得了116.08 ×覆盖深度的SMRT数据（314.32Gb）、130×覆盖深度的Illumina对端reads (324.1Gb)和103.98×覆盖深度的Hi-C 数据(281.48Gb)。盘羊基因组经Hi-C技术辅助组装后，组装到染色体水平的序列共有28条，基因组挂载率为99.31 %。对动物保守基因的分析表明，在基于全基因组组装的盘羊基因模型中鉴定了21219个基因，扩张了240个基因家族，收缩了711个基因家族。对盘羊，绵羊，山羊和藏羚羊基因组单独进行聚类分析，盘羊物种特异的基因家族共计321个。通过比较基因组研究，利用3237个单拷贝基因进行系统基因组分析显示，盘羊与绵羊的亲缘关系最近，其分歧时间大约在130万年前。共线分析显示，盘羊3、7号染色体区域匹配绵羊2号染色体区域，其他染色体区域均一一对应，这与我们前期盘羊与绵羊杂交F1代核型研究及染色体涂染探针荧光原位杂交结果一致。.本项目研究成果将为深刻理解盘、绵羊杂交后代55条染色体可育的遗传学机制奠定理论基础。