劉宏祥，沈永杰，張麗華，章雙杰，王 靖，朱 杰，陳瑜哲，朱春紅，宋衛(wèi)濤，張 丹，陶志云，徐文娟，劉紅林，李慧芳*

(1. 江蘇省家禽科學(xué)研究所，揚(yáng)州 225125； 2. 昆山市畜牧獸醫(yī)站，蘇州 215300；3.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，南京 210095)

遺傳資源是種業(yè)科技原始創(chuàng)新、現(xiàn)代種業(yè)持續(xù)發(fā)展的源泉以及國(guó)家發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源。我國(guó)鴨遺傳資源豐富，現(xiàn)有品種數(shù)量約占世界的48%左右。其中婁門鴨是江蘇省著名的地方品種，原產(chǎn)于昆山市，以肉質(zhì)優(yōu)良而聞名。蘇州歷史悠久的熟食鴨制品大多均選用蘇州當(dāng)?shù)禺a(chǎn)的膘肥、體大、肉嫩、皮白的婁門鴨為原料。婁門鴨歷史上飼養(yǎng)量較大，解放前年產(chǎn)量達(dá)到100多萬(wàn)只，遠(yuǎn)銷四周縣市。由于受到外來(lái)品種的沖擊，自上世紀(jì)60年代開始飼養(yǎng)量逐年降低，從2008年開始昆山市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局與江蘇省家禽科學(xué)研究所合作進(jìn)行婁門鴨搶救性保護(hù)工作。從2013年開始新建婁門鴨保種場(chǎng)進(jìn)行系統(tǒng)保種以來(lái)，尚未全面評(píng)估婁門鴨的保種效果。因此對(duì)婁門鴨的遺傳多樣性的評(píng)價(jià)工作迫在眉睫。

遺傳多樣性的評(píng)估可靠性依賴于遺傳標(biāo)記的質(zhì)量。目前DNA分子遺傳標(biāo)記可以從DNA水平上直接反映個(gè)體之間的差異，穩(wěn)定性高、多態(tài)性好，因此是目前最常用、應(yīng)用范圍最廣的一類有效標(biāo)記。其中代表性的DNA分子遺傳標(biāo)記有SSR(簡(jiǎn)單重復(fù)序列的微衛(wèi)星標(biāo)記)和SNP(單核苷酸多態(tài)性)。微衛(wèi)星標(biāo)記由于多態(tài)性較高，在遺傳多樣性的早期研究中得到了大量應(yīng)用。雖然單個(gè)SNP的多態(tài)性較微衛(wèi)星低，通常為二等位標(biāo)記，但全基因組范圍內(nèi)的SNPs數(shù)量多、分布廣，檢測(cè)穩(wěn)定性和判定準(zhǔn)確率都較高，易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化檢測(cè)，因此SNP檢測(cè)方法在遺傳多樣性評(píng)估中越來(lái)越受到重視。隨著二代高通量技術(shù)的發(fā)展，基于酶切的簡(jiǎn)化基因組技術(shù)能夠得到全基因組范圍內(nèi)足夠數(shù)量的SNPs位點(diǎn)，且成本較基因組重測(cè)序大幅降低，因此成為分析群體遺傳多樣性和親緣關(guān)系，評(píng)估種群近交系數(shù)的理想方法，并在不同物種上都得到了大量應(yīng)用。

本研究通過(guò)簡(jiǎn)化基因組測(cè)序技術(shù)檢測(cè)婁門鴨保種群全基因組范圍內(nèi)的SNPs標(biāo)記，系統(tǒng)分析基于SNPs標(biāo)記的群體遺傳多樣性，鑒定保種群的群體結(jié)構(gòu)，評(píng)估婁門鴨群體的保種效果，為后續(xù)婁門鴨這一寶貴遺傳資源保護(hù)方案的修正提供科學(xué)合理的指導(dǎo)和建議。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物及樣品采集

婁門鴨保種群來(lái)自江蘇省昆山市婁門鴨原種場(chǎng)，所有個(gè)體飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境條件一致。10周齡時(shí)隨機(jī)選取同一世代163只鴨(39只公鴨，124只母鴨)，翅靜脈采血后血樣冷凍保存。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 基因組DNA的提取 采用酚-氯仿法提取血樣基因組DNA。凍存后的每管血樣解凍后吸取100 μL，加入900 μL SDS裂解液和20 μL蛋白酶K后搖勻，過(guò)夜消化后，加入900 μL酚、氯仿、異戊醇(25∶24∶1)混合液萃取基因組DNA，加入無(wú)水乙醇后沉淀基因組DNA，最后加入TE緩沖液溶解基因組DNA，-20 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 基因組DNA的質(zhì)量鑒定 通過(guò)核酸蛋白濃度測(cè)定儀測(cè)量基因組DNA的濃度和OD值，采用瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)基因組DNA的完整性。質(zhì)量合格后進(jìn)行下一步簡(jiǎn)化基因組測(cè)序。

1.2.3 簡(jiǎn)化基因組測(cè)序 所有基因組DNA樣品均委托廣州基迪奧生物科技有限公司進(jìn)行簡(jiǎn)化基因組測(cè)序。具體試驗(yàn)流程為：選擇R Ⅰ和Ⅲ限制性內(nèi)切酶對(duì)基因組DNA酶切后加上帶barcode的測(cè)序接頭；混合樣本后，構(gòu)建小片段文庫(kù)(250～550 bp)，進(jìn)行PE125雙末端測(cè)序。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 數(shù)據(jù)質(zhì)控與基因組比對(duì) 為了保證測(cè)序數(shù)據(jù)的質(zhì)量，首先對(duì)下機(jī)的clean reads進(jìn)行過(guò)濾：1)去除含adapter的reads；2)去除含N比例大于10%的reads；3)去除低質(zhì)量reads(質(zhì)量值Q≤10的堿基數(shù)占整條read的50%以上)。使用bwa軟件(v0.7.12)中的mem算法將過(guò)濾后的reads比對(duì)到鴨參考基因組IASCAAS_PekingDuck_PBH1.5(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/assembly/GCA_003850225.1)上，比對(duì)參數(shù)為-k 32 -M。比對(duì)完成之后利用plink軟件(v1.9)對(duì)SNPs位點(diǎn)質(zhì)控，篩除不合格的樣品和SNPs位點(diǎn)。質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)如下：1)只使用常染色體上的位點(diǎn)；2)最小等位基因頻率(MAF)>0.05；3)哈代-溫伯格平衡檢驗(yàn)的值>10；4)每個(gè)樣品的SNPs檢出率>90%。

1.3.2 群體遺傳多樣性分析 根據(jù)基因組上不同SNPs位點(diǎn)的分型結(jié)果，利用R軟件計(jì)算群體遺傳多樣性不同指標(biāo)，包括多態(tài)信息含量(polymorphism information content，)、固定指數(shù)(-index)、基因多樣性指數(shù)()、有效等位基因數(shù)()以及香農(nóng)信息指數(shù)(Shannon-Weiner index，)。4種遺傳多樣性指標(biāo)的計(jì)算公式：

=1---2

公式1

公式2

公式3

公式4

=-(ln+ln)

公式5

其中，和分別表示某個(gè)SNP位點(diǎn)兩個(gè)等位基因的頻率；表示期望雜合度，表示觀測(cè)雜合度；表示樣品個(gè)體數(shù)。

對(duì)于二等位基因的單個(gè)SNP標(biāo)記而言，當(dāng)==05時(shí)，值最大，其值為0.375。定義單個(gè)SNP標(biāo)記的相對(duì)()為以0.375為基準(zhǔn)的值，即：

=/0.375

公式6

1.3.3 群體結(jié)構(gòu)分析 利用plink軟件(v1.9)和admixture軟件(v1.3)分析群體遺傳結(jié)構(gòu)。利用篩選后得到的SNPs標(biāo)記，假設(shè)樣品的分群數(shù)(K值)為1～9，分別聚類分析。根據(jù)交叉驗(yàn)證錯(cuò)誤率(cross-validation error，CV error)確定最優(yōu)分群數(shù)。使用R包pophelper將每個(gè)樣本在各個(gè)亞群的遺傳組成繪制成柱形圖。使用gcta軟件(v1.92.2)分析群體主成分以及個(gè)體間的親緣關(guān)系，獲得PCA結(jié)果后使用R軟件繪制前2個(gè)主成分的散點(diǎn)圖。

1.3.4 ROH分布及近交系數(shù)評(píng)估 利用plink軟件(v1.9)檢測(cè)基因組上不同滑動(dòng)窗口的ROHs，并統(tǒng)計(jì)檢測(cè)到的ROH長(zhǎng)度及其不同染色體上的密度。

基于ROH評(píng)估近交系數(shù)是利用全基因組分子信息評(píng)價(jià)保種效果的一種方法，即利用ROH計(jì)算基因組近交系數(shù)，計(jì)算方法：

公式 7

其中，當(dāng)計(jì)算個(gè)體時(shí)，為基因組上ROHs的總長(zhǎng)度，為基因組的總長(zhǎng)度；當(dāng)計(jì)算染色體時(shí)，為單一染色體ROHs的總長(zhǎng)度，為該染色體的總長(zhǎng)度。

2 結(jié) 果

2.1 基因組DNA檢測(cè)

使用酚-氯仿法對(duì)婁門鴨血樣提取基因組DNA后，檢測(cè)所有DNA樣品的濃度和OD值。結(jié)果顯示，每份DNA樣品濃度均在50 ng·μL，OD/OD均在1.80以上，表明DNA樣品的濃度和純度均符合要求。對(duì)基因組DNA樣品進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳，結(jié)果顯示DNA條帶清晰，無(wú)拖尾現(xiàn)象，亮度均一，表明基因組DNA樣品質(zhì)量較好，無(wú)蛋白質(zhì)污染以及降解現(xiàn)象(圖1)，可用于后續(xù)基因組測(cè)序。

M. DNA相對(duì)分子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；1～8. 基因組DNAM. DL2000 marker; 1-8. Genomic DNA圖1 基因組DNA的瓊脂糖凝膠電泳圖Fig.1 The agarose gel electrophoresis of genomic DNA

2.2 婁門鴨群體基因組數(shù)據(jù)質(zhì)量及SNPs分布

對(duì)測(cè)序下機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行clean reads質(zhì)控后，公鴨群體平均每個(gè)個(gè)體得到3.59 M高質(zhì)量reads，母鴨群體平均得到4.38 M高質(zhì)量reads，與鴨基因組比對(duì)后，公、母鴨高質(zhì)量reads的比對(duì)率均達(dá)到97%以上(表1)，數(shù)據(jù)質(zhì)量達(dá)到后續(xù)分析的要求。

將高質(zhì)量reads與鴨基因組比對(duì)后，共得到622 205個(gè) SNPs位點(diǎn)。使用plink軟件對(duì)獲得的SNPs進(jìn)行質(zhì)控，最終獲得374 455個(gè)高質(zhì)量的SNPs位點(diǎn)。這些SNPs位點(diǎn)在不同染色體上的分布呈現(xiàn)明顯差異，其中在NC_040046、NC_040047、NC_040048和NC_040049四個(gè)染色體上的分布比例達(dá)到50.70%(圖2)。

表1 測(cè)序后的reads在鴨基因組中的比對(duì)情況

圖2 SNPs在不同染色體上的密度分布圖Fig.2 Density distribution of SNPs on different chromosomes

2.3 婁門鴨保種群的遺傳多樣性分析

基于SNPs位點(diǎn)的測(cè)序分型數(shù)據(jù)，計(jì)算不同SNPs位點(diǎn)對(duì)應(yīng)等位基因頻率，并統(tǒng)計(jì)不同染色體的遺傳多樣性指標(biāo)分布情況。多態(tài)信息含量在整個(gè)基因組上的分布范圍在0.001 5～0.375 0之間，其中34.08% SNPs位點(diǎn)的大于0.25，為中度多態(tài)性位點(diǎn)。不同染色體上的分布規(guī)律相似，均呈現(xiàn)“兩端分布集中，中間分布稀少”的狀態(tài)(圖3A)。基因多樣性指數(shù)(圖3C)、有效等位基因數(shù)(圖3D)、香農(nóng)信息指數(shù)(圖3E)的分布規(guī)律與相似，從這幾個(gè)指標(biāo)之間的相關(guān)性(表2)也可以看出，它們的皮爾遜相關(guān)系數(shù)都在0.97以上，甚至達(dá)到0.99。固定指數(shù)(-index)與等4個(gè)指標(biāo)的分布規(guī)律明顯不同，與其他4個(gè) 指標(biāo)的皮爾遜相關(guān)系數(shù)只有0.20左右。具體到各個(gè)染色體，-index除了在NC_040075染色體上呈現(xiàn)兩端集中分布外，其他29個(gè)染色體均偏向左側(cè)分布(圖3B)，這也導(dǎo)致NC_040075染色體上的-index值大于其他染色體。

、、、4個(gè)遺傳多樣性指標(biāo)在整個(gè)基因組上的均值分別為0.154 1、0.192 9、1.336、0.296 9，且不同指標(biāo)在各染色體上的均值變化規(guī)律一致(圖4)。NC_040046、NC_040047、NC_040048、NC_040049、NC_040050、NC_040075等6個(gè)染色體上、、、4個(gè)指標(biāo)均小于各自的基因組均值，且NC_040046染色體上的4個(gè)遺傳多樣性指標(biāo)均最小，分別為0.124 0、0.155 1、1.271 0、0.242 0。NC_040062染色體上的4個(gè)遺傳多樣性指標(biāo)均最大，分別為0.201 6、0.254 6、1.452 1、0.383 7。-index與其他4個(gè)指標(biāo)有較大差異，其基因組上的總體均值為0.320 8，除了-index值最小(0.201 4)的NC_040062染色體以及值最大(0.492 6)的NC_040075染色體外，其他28個(gè)染色體的-index值較為接近，均在基因組總體均值上下波動(dòng)。

圖3 不同遺傳多樣性指標(biāo)在染色體上的分布規(guī)律Fig.3 Distribution of different genetic diversity indexes in chromosomes

圖中紅色點(diǎn)表示該染色體的遺傳多樣性指標(biāo)高于基因組均值，綠色表示低于基因組均值The red dots in the figure indicate that the genetic diversity indexes of the chromosome is higher than the genomic mean, while the green indicates lower圖4 不同染色體上的遺傳多樣性指標(biāo)比較Fig.4 Comparison of genetic diversity indexes on different chromosomes

表2 不同遺傳多樣性指標(biāo)之間的相關(guān)性

根據(jù)公式(公式1)，SNP標(biāo)記作為二等位基因，其最大值為0.375。以0.375為基準(zhǔn)值，計(jì)算SNP標(biāo)記的，統(tǒng)計(jì)婁門鴨保種群的分布特征。結(jié)果顯示，婁門鴨保種群相對(duì)值在0.004 0～1.000 0之間，整個(gè)基因組上平均為0.410 9。根據(jù)指標(biāo)劃分低度(小于0.25)、中度(0.25～0.50)、高度多態(tài)性位點(diǎn)(大于0.50)的標(biāo)準(zhǔn)，婁門鴨保種群9.30%的SNPs位點(diǎn)屬于中度多態(tài)性位點(diǎn)，38.80%的SNPs位點(diǎn)屬于高度多態(tài)性位點(diǎn)。

2.4 婁門鴨保種群的群體結(jié)構(gòu)分析

使用admixture軟件分析163只鴨群體的遺傳結(jié)構(gòu)，根據(jù)Cross-validation error最小化原則確定最佳K值為2(圖5A)。當(dāng)K=2時(shí)，婁門鴨群體分為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的亞群，分別有141個(gè)個(gè)體和22個(gè)個(gè)體；當(dāng)K=3時(shí)，婁門鴨群體分為3個(gè)相對(duì)分明的亞群，分別由16個(gè)個(gè)體、125個(gè)個(gè)體和22個(gè)個(gè)體組成(圖5B)。當(dāng)K=4、5或之后更大數(shù)值時(shí)，婁門鴨亞群劃分更為復(fù)雜，且離K=2的最佳K值較遠(yuǎn)，群體劃分與實(shí)際結(jié)果有較大偏差。

圖5 婁門鴨保種群體的admixture遺傳結(jié)構(gòu)圖Fig.5 Genetic structure of Loumen duck conservation population by admixture

使用GCTA軟件分析群體的主成分，結(jié)果表明，使用主成分1和主成分2可以將163只婁門鴨個(gè)體明顯分為3個(gè)聚類簇(圖6)。其中左上角A亞群包含22個(gè)個(gè)體(2公,20母)，右上角B亞群包含125個(gè)個(gè)體(35公,90母)，右下角C亞群包含16個(gè)個(gè)體(2公,14母)。該3個(gè)亞群的個(gè)體組成與admixture分析中K=3時(shí)的亞群分組結(jié)果完全一致。

圖6 基于SNPs標(biāo)記位點(diǎn)的婁門鴨保種群主成分分析圖Fig.6 PCA graph of Loumen duck conservation population based on SNPs loci

基于過(guò)濾后的標(biāo)記，使用GCTA軟件分析個(gè)體間的親緣關(guān)系，獲得兩兩樣本間的親緣關(guān)系矩陣?；谟H緣關(guān)系矩陣分析發(fā)現(xiàn)，婁門鴨保種群大部分個(gè)體之間親緣關(guān)系系數(shù)較低(圖7A)。根據(jù)親緣關(guān)系熱圖(圖7B)，可將婁門鴨保種群分為3個(gè)亞群，分別為左上角22個(gè)個(gè)體組成的亞群、右下角16個(gè)個(gè)體組成的亞群以及剩余125個(gè)個(gè)體組成的亞群。該亞群分組結(jié)果與admixture、PCA兩種方法得到的結(jié)果一致。

圖7 婁門鴨保種群個(gè)體間親緣關(guān)系分布(A)及熱圖(B)Fig.7 Distribution (A) and heat map (B) of genetic relationships among individuals from Loumen duck conservation population

2.5 ROHs片段長(zhǎng)度分布及基因組近交系數(shù)FROH統(tǒng)計(jì)

在163只婁門鴨保種群中共發(fā)現(xiàn)2 966條ROHs片段，其中39只公鴨493條(平均每只12.64條)，124只母鴨2 473條(平均每只19.94條)。公鴨和母鴨ROHs片段長(zhǎng)度主要集中在0～2 Mb區(qū)間，占比分別達(dá)到94.93%和92.00%(表3)。

表3 婁門鴨群體中不同ROHs長(zhǎng)度的分布

基于ROH計(jì)算每個(gè)個(gè)體不同染色體的基因組近交系數(shù)，分析婁門鴨保種群不同染色體近交系數(shù)的分布規(guī)律。NC_040068、NC_040074染色體的分布較為分散，且值分別達(dá)到0.352 4和0.319 3；其他染色體的分布主要集中于左側(cè)，其中NC_040046染色體的值最小，僅為0.006 0(圖8A)。對(duì)于個(gè)體而言，婁門鴨保種群公鴨為0.027 5，母鴨為0.043 3(圖8B)，差異沒有統(tǒng)計(jì)顯著性(=0.137 9)。

3 討 論

經(jīng)常評(píng)估保種群體的遺傳多樣性及近交系數(shù)是保種工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容。在物種資源保護(hù)中，尤其在家禽上一般不記錄詳細(xì)的系譜，因此群體內(nèi)個(gè)體間的親緣關(guān)系及近交系數(shù)等的評(píng)估結(jié)果往往與真實(shí)值之間存在較大的差距?；蚪M中SNPs標(biāo)記不受環(huán)境影響，且在基因組中分布廣泛和易于檢測(cè)，是評(píng)估種群遺傳多樣性的理想載體。隨著高通量技術(shù)的發(fā)展，SNP芯片和基因組二代測(cè)序方法成為基因組范圍內(nèi)大量SNPs標(biāo)記批量檢測(cè)的重要技術(shù)。目前，鴨上尚沒有一款能夠?qū)嵱玫腟NP芯片，而簡(jiǎn)化基因組技術(shù)在鴨上的成功開發(fā)，促使其成為鴨遺傳多樣性評(píng)估中的常用方法。因此，本課題組利用簡(jiǎn)化基因組測(cè)序技術(shù)系統(tǒng)研究了婁門鴨保種群體的遺傳多樣性，并分析了婁門鴨的群體結(jié)構(gòu)。

A圖中每個(gè)黑點(diǎn)表示相應(yīng)染色體的FROH均值，B圖中綠點(diǎn)和紅點(diǎn)分別表示公鴨、母鴨群體FROH的均值Each black dot in figure A indicates the mean FROH value of the corresponding chromosome, while green and red dots in figure B indicate the mean FROH values of the male and female duck populations, respectively圖8 婁門鴨保種群不同個(gè)體及染色體基因組近交系數(shù)FROH分布Fig.8 The distribution of genomic inbreeding coefficient FROH of different individuals and chromosomes

群體遺傳多樣性有多種度量方法，各有優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。本課題組比較了多態(tài)信息含量、固定指數(shù)-index、有效等位基因數(shù)、基因多樣性指數(shù)和香農(nóng)信息指數(shù)等5個(gè)代表性的遺傳多樣性指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)除了-index之外的其他4個(gè) 指標(biāo)之間具有較高的相關(guān)性，其在染色體上的分布規(guī)律也較為一致，說(shuō)明這4個(gè)遺傳多樣性指標(biāo)所蘊(yùn)含的信息是冗余的，因此選擇其中一種即可說(shuō)明保種群體的遺傳多樣性情況。

是衡量多樣性高低的較好指標(biāo)，尤其適用于分子標(biāo)記，因此文獻(xiàn)報(bào)道中對(duì)的研究較為系統(tǒng)，當(dāng)≥0.5時(shí)，該座位為高度多態(tài)性位點(diǎn)；當(dāng)0.25≤<0.5時(shí)為中度多態(tài)性位點(diǎn)；當(dāng)<0.25時(shí)為低度多態(tài)性位點(diǎn)。該判別標(biāo)準(zhǔn)適合于微衛(wèi)星等復(fù)等位基因的分子標(biāo)記，這些分子標(biāo)記的特點(diǎn)是單個(gè)位點(diǎn)的等位基因數(shù)量不固定，當(dāng)無(wú)限多個(gè)等位基因數(shù)時(shí)，最大值為1。SNP標(biāo)記屬于二等位基因，其最大為0.375，因此直接以為0.25和0.50的劃分標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判定婁門鴨保種群結(jié)果有失偏頗。為了繼續(xù)使用該判定標(biāo)準(zhǔn)，課題組以SNP位點(diǎn)最大值0.375為基準(zhǔn)，創(chuàng)新性地使用相對(duì)()這一指標(biāo)來(lái)判定SNP位點(diǎn)的多態(tài)性高低。本研究結(jié)果顯示，婁門鴨保種群相對(duì)值在0.004 0～1.000 0之間，整個(gè)基因組上平均相對(duì)為0.410 9，中度多態(tài)性位點(diǎn)占比9.30%，高度多態(tài)性位點(diǎn)達(dá)到38.80%，結(jié)果表明該群體遺傳多樣性較為豐富，目前婁門鴨保種方案比較合理。

對(duì)婁門鴨保種群每個(gè)單SNP位點(diǎn)遺傳多樣性指標(biāo)分別分析，并考察這些指標(biāo)在不同染色體上的分布情況?？傮w而言，、、、四個(gè)遺傳多樣性指標(biāo)之間的分布規(guī)律相似，而且每個(gè)指標(biāo)在不同染色體上的分布規(guī)律也相似；而固定指數(shù)-index與其他指標(biāo)在染色體上的分布規(guī)律有較大差異，且-index在不同染色體上的分布規(guī)律也不盡相同。該結(jié)果進(jìn)一步表明，、、和四個(gè)遺傳多樣性指標(biāo)中，可以選擇其中一種，比如來(lái)說(shuō)明群體的遺傳多樣性情況，而-index可作為其他多樣性指標(biāo)信息的有效補(bǔ)充。

固定指數(shù)-index是群體中雜合子頻率差異的估計(jì)值，能夠通過(guò)雜合子頻率偏差反映群體在某個(gè)座位的遺傳分化程度。當(dāng)一個(gè)群體分化成多個(gè)亞群時(shí)，整個(gè)群體中的雜合子必然會(huì)減少，大量位點(diǎn)的-index高于0，表明出現(xiàn)了近親雜交，群體有分化傾向。婁門鴨保種群整個(gè)基因組的-index均值為0.320 8，說(shuō)明婁門鴨群體可能有多個(gè)亞群出現(xiàn)。這從群體結(jié)構(gòu)分析結(jié)果中也可以看出。群體結(jié)構(gòu)指遺傳變異在物種或群體中的一種非隨機(jī)分布。處于同一亞群內(nèi)的不同個(gè)體親緣關(guān)系較高或SNPs分布狀態(tài)接近，而亞群與亞群之間則親緣關(guān)系稍遠(yuǎn)或SNPs分布狀態(tài)差異較大。本研究從遺傳結(jié)構(gòu)、PCA主成分以及分子親緣關(guān)系三個(gè)角度分析婁門鴨保種群的群體結(jié)構(gòu)，均將婁門鴨群體分為3個(gè)亞群，其中一個(gè)較大的亞群(35公、90母)和兩個(gè)較小的亞群(分別為2公、20母和2公、14母)。-index和群體結(jié)構(gòu)分析結(jié)果都說(shuō)明婁門鴨保種群出現(xiàn)了一定的分化現(xiàn)象。群體的分化首先從基因組局部區(qū)域的遺傳多樣性變化開始，逐步擴(kuò)展到基因組大部分區(qū)域，分化程度更高時(shí)甚至出現(xiàn)外觀、性狀表型的變化。本研究中,婁門鴨分化成3個(gè)亞群，根據(jù)-index結(jié)果可知其主要表現(xiàn)在染色體局部區(qū)域，分化群體間尚沒有表現(xiàn)出外觀、性狀表型的明顯差異。群體分化的出現(xiàn)可能由保種群留種時(shí)的抽樣誤差導(dǎo)致的遺傳漂變?cè)斐桑罄m(xù)保種過(guò)程中可以將群體結(jié)構(gòu)分析得到的3個(gè)分化的亞群之間的個(gè)體進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆请S機(jī)交配，消除目前的群體分化現(xiàn)象。

利用SNPs位點(diǎn)信息估計(jì)分子近交系數(shù)的方法主要有基于單個(gè)位點(diǎn)純合性以及長(zhǎng)純合片段(runs of homozygosity，ROH)兩種。與傳統(tǒng)的基于系譜的近交系數(shù)以及SNPs位點(diǎn)雜合度的近交系數(shù)相比，基于ROH的基因組近交系數(shù)更加接近真實(shí)的近交系數(shù)。劉家鑫等利用綿羊全基因組ROH比較了10個(gè)綿羊群體的近交系數(shù)，認(rèn)為基于ROH評(píng)估的近交系數(shù)可為綿羊種群的保種提供參考依據(jù)。史良玉等利用ROH對(duì)不同來(lái)源的大白豬產(chǎn)仔數(shù)近交衰退進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)法系群體中只有檢測(cè)到近交衰退現(xiàn)象，說(shuō)明基于的方法敏感性更高。曹愉夏等利用簡(jiǎn)化基因組測(cè)序數(shù)據(jù)計(jì)算基于ROH的基因組近交系數(shù)，有效校正了狼山雞由于部分系譜缺失導(dǎo)致的近交系數(shù)失真。本研究利用簡(jiǎn)化基因組測(cè)序得到了全基因組水平的SNPs標(biāo)記信息，分析ROH片段在整個(gè)基因組以及不同染色體上的分布情況，并評(píng)估基因組近交系數(shù)。對(duì)于個(gè)體而言，婁門鴨公鴨近交系數(shù)均值為0.027 5，母鴨為0.043 3，說(shuō)明該種群近交系數(shù)較低，這也與該群體遺傳多樣性較為豐富有關(guān)。對(duì)于染色體而言，不同染色體的近交系數(shù)差異較大，其中NC_040068、NC_040074的達(dá)到0.30以上，遠(yuǎn)高于其他染色體均值，這可能與婁門鴨在保種過(guò)程中這兩個(gè)染色體上部分區(qū)域受到純化選擇有關(guān)。后續(xù)保種過(guò)程中應(yīng)根據(jù)ROH片段鑒定并重點(diǎn)監(jiān)測(cè)這兩個(gè)染色體上近交系數(shù)較高的基因組區(qū)域，防止過(guò)度近交，避免個(gè)別染色體近交系數(shù)上升過(guò)快。

4 結(jié) 論

本研究利用不同遺傳多樣性指標(biāo)分析婁門鴨保種群的遺傳多樣性，顯示婁門鴨保種群的遺傳多樣性較豐富，群體基因組近交系數(shù)較低，但個(gè)別染色體的近交系數(shù)較高，且群體出現(xiàn)了部分分化。后續(xù)保種中可以將遺傳結(jié)構(gòu)分析得到的3個(gè)分化亞群個(gè)體之間進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆请S機(jī)交配，消除目前的群體分化現(xiàn)象，并重點(diǎn)監(jiān)測(cè)染色體近交系數(shù)較高的基因組區(qū)域，避免個(gè)別染色體近交系數(shù)上升過(guò)快。