Исследование протяженных гомозиготных районов хромосом у кур породы итальянская куропатчатая

Селекция и сопутствующий ей инбридинг составляют основу разведения различных пород кур. С появлением современных молекулярных методов оценки инбридинга стало возможным идентифицировать гены и их функции в гомозиготных районах (ROH) хромосом кур. В настоящем исследовании осуществлен полногеномный анализ гомозиготных районов хромосом у кур породы итальянская куропатчатая с применением SNP чипа Illumina Chicken 60K SNP iSelect BeadChip. В ходе исследования в хромосомах кур выявлено в среднем 177 ± 5 ROH-последовательностей на одну птицу, при этом средний коэффициент инбридинга составил 0,30 ± 0,01. Было установлено, что в геноме кур преобладают короткие ROH-последовательности (0,25–2 м.п.н.). ROH-последовательности длиной более 8 м.п.н., свидетельствующие о недавнем инбридинге, составляют не более 2,2%. Определено, что в целом ROH-последовательности плотнее распределены в микрохромосомах кур, исключение составляет хромосома 16, не имеющая ROH-последовательностей. Этот факт обусловлен гетерозиготностью аллелей генов, ответственных за иммунитет и расположенных в микрохромосоме 16. В хромосомах 1, 5 и 14 обнаружены ROH-островки. Гены в ROH-островках ответственны за выклевывание перьев (ген DMD), состояние иммунитета (гены ТАВ3, EIF2S3), массу тела (ген IL1RAPL1), рН мяса (гены EIF2S3, APOO, KLHL15), яйценоскость (ген APOO), усвоение кормов (ген SAT1), агрессивность петухов (ген SLITRK6), транспорт внутриклеточных компонентов в развивающихся нейронах и защиту гетерохроматина в ядрах клеток нейронов (ген NDE1), адаптацию кур к тропическим условиям обитания (ген CDIN1). Таким образом, ROH-анализ позволил выделить гены, потенциально селектированные в результате разведения кур породы итальянская куропатчатая.

1. Biscarini F., Cozzi P., Gaspa G., Marras G. Detect RUNS of homozygosity and RUNS of heterozygosity in diploid genomes // CRAN (Comprehensive R Archive Network). 2019. October.

2. Smaragdov M.G. Identification of homozygosity-rich regions in the Holstein genome // Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2023. Vol. 27. N 5. P. 471–479. DOI: 10.18699/VJGB-23-57.

3. Cunningham F., Allen J.E., Allen J., Alvarez-Jarreta J., Ridwan Amode M., Armean M., Austine-Orimoloye O., Azov A.G., Barnes I., Bennett R., Berry A., Bhai J., Bignell A., Billis K., Boddu S., Brooks L., Charkhchi M., Cummins C., Fioretto L.D.R., Davidson C., Dodiya K., Donaldson S., Houdaigui B.E., Naboulsi T.E., Fatima R., Giron C.G., Genez T., Gonzalez M., Clarke C.G., Gymer A., Hardy M., Hollis Z., Hourlier T., Hunt T., Juettemann T., Kaikala V., Kay M., Lavidas I., Le T., Lemos D., Marugán J.C., Mohanan S., Mushtaq A., Naven M., Ogeh D.N, Parker A., Parton A., Perry M., Piližota I., Prosovetskaia I., Skthivel M.P., Salam A.I.A., Schmitt B.M., Schuilenburg H., Sheppard D., Pérez-Silva J.G., Stark W., Steed E., Sutinen K., Sukumaran R., Sumathipala D., Suner M.M., Szpak M., Thormann A., Tricomi F.F., Urbina-Gómez D., Veidenberg A., Walsh T.A., Walts B., Willhoft N., Winterbottom A., Wass E., Chakiachvili M., Flint B., FrankishA., Giorgetti S., Haggerty L., Hunt S.E., Isley G.R., Loveland J., Martin F.J., Moore B., Mudge J.M., Muffato M., Perry E., Ruffier M., Tate J., Thybert D., Trevanion S.J., Dyer S., Harrison P.W., Howe K.L., Yates A.D.,Zerbino D.R, Flicek P. Ensembl // Nucleic Acids Research. 2022. Vol. 50. N 1. Art. D988-D995. DOI: 10.1093/nar/gkab1049.

4. Falker-Gieske C., Bennewitz J., Tetens J. Structural variation and eQTL analysis in two experimental populations of chickens divergently selected for feather-pecking behavior // Neurogenetics. 2023. Vol. 24. N 1. P. 29–41. DOI: 10.1007/s10048-022-00705-5.

5. Broom L.J., Kogut M.H. Deciphering desirable immune responses from disease models with resistant and susceptible chickens // Poultry Science. 2019. Vol. 98. N 4. P. 1634–1642. DOI: 10.3382/ps/pey535.

6. Wang H., Zhao X., Wen J., Wang C., Zhang X., Ren X., Zhang J., Li H., Muhatai G., Qu L. Comparative population genomics analysis uncovers genomic footprints and genes influencing body weight trait in Chinese indigenous chicken // Poultry Science. 2023. Vol. 102. N 11. Art. 103031. DOI: 10.1016/j.psj.2023.103031.

7. Rhie S.K., Yao L., Luo Z., Witt H., Schreiner S., Guo Y., Perez A.A., Farnham P.J. ZFX acts as a transcriptional activator in multiple types of human tumors by binding downstream of transcription start sites at the majority of CpG island promoters // Genome Research. 2018. Vol. 28. N 3. P. 310–320. DOI: 10.1101/gr.228809.117.

8. Zhang X., Wang Y., Lu J., Xiao L., Chen H., Li Q., Li Y.Y., Xu P., Ruan C., Zhou H., Zhao Y. A conserved ZFX/WNT3 axis modulates the growth and imatinib response of chronic myeloid leukemia stem/progenitor cells // Cellular and Molecular Biology Letters. 2023. Vol. 28. N 1. Art. 83. DOI: 10.1186/s11658-023-00496-z.

9. Del Vesco A.P., Kaiser M.G., Monson M.S., Zhou H., Lamont S.J. Genetic responses of inbred chicken lines illustrate importance of eIF2 family and immune-related genes in resistance to Newcastle disease virus // Science Reports. 2020. Vol. 10. Art. 6155. DOI: 10.1038/s41598-020-63074-96.

10. Cho S., Manjula P., Kim M., Cho E., Lee D., Lee S.H., Lee J.H., Seo D. Comparison of selection signatures between Korean native and commercial chickens using 600k SNP array data // Genes. 2021. Vol. 12. N 6. Art. 824. DOI: 10.3390/genes12060824.

11. Liu Z., Yang N., Yan Y., Li G., Liu A., Wu G., Sun C. Genome-wide association analysis of egg production performance in chickens across the whole laying period // BMC Genetics. 2019. Vol. 20. N 1. Art. 67. DOI: 10.1186/s12863-019-0771-7.

12. Zhou J., Chang Y., Li J., Bao H., Wu C. Integrating Whole-Genome Resequencing and RNA Sequencing data reveals selective sweeps and differentially expressed genes related to nervous system changes in Luxi gamecocks // Genes. 2023. Vol. 14. Art. 584. DOI: 10.3390/genes14030584.

13. Gu L.H., Wu R.R., Zheng X.L., Fu A., Xing Z.Y., Chen Y.Y., He Z.C., Lu L.Z., Qi Y.T., Chen A.H., Zhang Y.P., Xu T.S., Peng M.S., Ma C. Genomic insights into local adaptation and phenotypic diversity of Wenchang chickens // Poultry Science. 2024. Vol. 103. N 3. Art. 103376. DOI: 10.1016/j.psj.2023.10337615.

14. Chomiak A.A., Guo Y., Kopsidas C.A., McDaniel D.P., Lowe C.C., Pan H., Zhou X., Zhou Q., Doughty M.L., Feng Y. Nde1 is required for heterochromatin compaction and stability in neocortical neurons // Science. 2022. Vol. 25. N 6. Art. 104354. DOI: 10.1016/j.isci.2022.104354.

15. Zhao Y., Oten S., Yildiz A. Nde1 promotes Lis1-mediated activation of dynein // Nature Communications. 2023. Vol. 14. N 1. Art. 7221. DOI: 10.1038/s41467-023-42907-x.