高通量測序技術(shù)的飛速發(fā)展開啟了生命科學領(lǐng)域組學時代的篇章。人類 ENCODE、Roadmap、 FANTOM 等計劃的逐步實施，進一步加深了人們對疾病產(chǎn)生分子機制的理解。2015 年，動物基因組功能注解 (Functional Annotation of Animal Genomes， FAANG) 計劃正式啟動，其主要目標是全面而完善地注解家養(yǎng)動物基因組中的功能元件。該項目的啟動凸顯了農(nóng)業(yè)動物領(lǐng)域相關(guān)研究的重要性，主要表現(xiàn)在：首先，農(nóng)業(yè)動物基因組研究有利于揭示動物的進化、環(huán)境適應以及遺傳選擇;其次，以豬、羊和雞為代表的物種可作為理想的生物醫(yī)藥模型，能夠為深入理解基因型-表型決定機理提供素材。雖然人工選擇已經(jīng)很大程度提升了農(nóng)業(yè)動物的重要性狀和生產(chǎn)性能，但表型性狀背后的生物學機制仍然知之甚少。相信 FAANG 計劃的啟動，將會帶動組學時代下農(nóng)業(yè)動物表型性狀分子調(diào)控機制精細解析的巨大發(fā)展。

　　目前，高通量測序技術(shù)在農(nóng)業(yè)動物研究領(lǐng)域的應用主要集中在利用基因組測序揭示物種馴化起源，利用轉(zhuǎn)錄組測序和非編碼 RNA 測序(miRNA 測序和長鏈非編碼 RNA 測序)解析不同性狀表型的基因調(diào)控網(wǎng)絡。本期專刊精選了國內(nèi)在農(nóng)業(yè)動物遺傳育種研究領(lǐng)域取得重要成果的多家大學和研究機構(gòu)的 10 篇綜述和 2 篇研究報告，撰稿專家常年致力于傳統(tǒng)育種與現(xiàn)代先進技術(shù)相結(jié)合以提高農(nóng)業(yè)動物重要經(jīng)濟性狀的相關(guān)研究，為農(nóng)業(yè)動物遺傳育種研究領(lǐng)域做出了舉足輕重的貢獻。�？�較為全面地介紹了從傳統(tǒng)育種到組學時代的分子育種、從典型產(chǎn)肉性狀到特色性狀的分子機制挖掘，展示了在科學技術(shù)快速發(fā)展的浪潮中農(nóng)業(yè)動物相關(guān)領(lǐng)域的最新研究進展，希望有助于增進國內(nèi)學者對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)動物遺傳育種領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、難點和熱點的了解。

　　全基因組重測序已經(jīng)被廣泛地應用于農(nóng)業(yè)動物馴化起源以及經(jīng)濟性狀遺傳變異解析。其中，農(nóng)業(yè)動物馴化起源的解密一直受到廣大研究者的重視，對于現(xiàn)代家養(yǎng)動物起源的解析有助于人們了解品種和種群形成歷史、動物對環(huán)境適應性、遺傳背景塑造的基本特征以及主要性狀形成的分子機制，能夠為合理開展分子育種提供基本信息。趙永欣等對我國綿羊的起源、進化和遺傳多樣性的研究進展進行了綜述，從早期的微衛(wèi)星標記、SNP 芯片分子標記、拷貝數(shù)變異分子標記，到全基因組重測序?qū)用�，講述了不同時代分子標記在綿羊進化研究中的應用，并對采用現(xiàn)代測序技術(shù)進行大規(guī)模數(shù)據(jù)挖掘進行了展望(詳見本期 958~973 頁)。

　　動物經(jīng)歷長時間的自然和人工選擇，形成了獨具特色性狀的不同種群，同時，解析家養(yǎng)動物的馴化歷史，有助于了解人類遷徙路線和文明社會形成過程。白東義等對馬屬動物染色體的快速進化進行了介紹，對馬屬動物的全基因組測序研究進行了概述，并從古 DNA 基因組研究層面綜述了人類早期對馬馴化過程中性狀的選擇，提出了馬屬動物泛基因組數(shù)據(jù)庫構(gòu)建以及“萬馬基因組計劃”的設(shè)想(詳見本期 974~983 頁)。

　　隨著商業(yè)化高密度 SNP 芯片和二代測序價格的極大下降，基因組選擇(genomic selection，GS)越來越多地被應用于各種農(nóng)業(yè)動物育種中，成為畜禽經(jīng)濟性狀遺傳改良的重要方法。談成等從全基因組 SNP 分型策略和 GEBV 估計模型兩個方面入手，對目前 GS 技術(shù)在主要畜禽品種中的應用現(xiàn)狀進行了介紹，提出了二代測序技術(shù)在分型準確性和分析時效性上的一些問題，強調(diào)了將基因結(jié)構(gòu)、甲基化區(qū)域、轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控結(jié)合位點、選擇信號候選區(qū)域等已知信息以單倍型信息整合進 GEBV 預測模型的重要性(詳見本期 1033~1045 頁)。

　　長鏈非編碼 RNA(long non-coding RNA, lncRNA) 為長度大于 200nt、具有少量或沒有蛋白質(zhì)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)錄本，其由 RNA 聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄。越來越多的研究表明，lncRNA 在多種層面上(表觀遺傳調(diào)控、轉(zhuǎn)錄調(diào)控以及轉(zhuǎn)錄后調(diào)控)參與調(diào)節(jié)關(guān)鍵功能基因。在農(nóng)業(yè)動物上，雖然已有相當數(shù)量的研究對不同動物的 lncRNA 進行了鑒定，但目前鑒定出的可信 lncRNA 數(shù)目仍然較少。例如，豬的最新參考基因組 Sscrofa11.1 中注解的 lncRNA 只有 361 個，因此，獲得不同農(nóng)業(yè)動物 lncRNA 的可靠集合能夠為進一步深入挖掘其功能提供必要基礎(chǔ)�；�于此，路暢等對動物 lncRNA 的特征與類型、常用數(shù)據(jù)庫、生物學功能、分子調(diào)控模型以及未來 lncRNA 的研究方向進行了全面的介紹，以期為動物 lncRNA 的功能研究提供參考信息(詳見本期 1054~1065 頁)。

　　全基因組重測序技術(shù)在鑒定經(jīng)濟性狀決定的重要結(jié)構(gòu)變異和基因突變方面發(fā)揮著重要作用。胡鵬飛等對鹿茸高產(chǎn)和低產(chǎn)的梅花鹿進行了全基因組重測序，獲得了 94 個與鹿茸重量相關(guān)的遺傳變異，并結(jié)合 RNA-seq 數(shù)據(jù)對這些重要候選基因的表達量進行了分析，這些基因往往在鹿茸中呈現(xiàn)高表達的趨勢。該研究首次通過全基因組重測序直接篩選與鹿茸重量相關(guān)的遺傳變異，分析關(guān)聯(lián)基因的生物學功能，對揭示鹿茸生長發(fā)育和鹿茸重量差異形成的遺傳機制具有重要的意義(詳見本期 1090~1101 頁)。

　　動物重要經(jīng)濟性狀決定的分子機制異常復雜，除 DNA 固有的遺傳變異以外，DNA 的表觀修飾以及基因的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控等過程對表型性狀也起著不可忽視的作用。越來越多的科研工作者開始從轉(zhuǎn)錄調(diào)控層面入手，為經(jīng)濟性狀形成的分子機理解析提供了豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。李光奇等采用轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)對產(chǎn)深褐殼雞蛋和淺褐殼雞蛋的母雞蛋殼腺組織進行分析，發(fā)現(xiàn)大量差異表達基因，這些基因可能影響褐殼雞蛋蛋殼色素原卟啉Ⅸ的合成和積累。該研究以純系褐殼蛋雞為材料，選擇極端表型(蛋殼顏色深淺不同)個體進行比較，控制遺傳背景相對一致，從而重點關(guān)注基因表達差異在表型形成上的作用，這種實驗設(shè)計方式在現(xiàn)代遺傳育種領(lǐng)域較為典型 (詳見本期 1102~1111 頁)。

　　綜上所述，我們期望本期�？�有助于提高同行對組學時代下農(nóng)業(yè)動物遺傳育種研究方向和重點的認識。農(nóng)業(yè)動物遺傳育種研究雖然已經(jīng)取得了長足的發(fā)展，但我們要清楚認識到，重要經(jīng)濟性狀的分子決定機制極為復雜，而目前基因組信息質(zhì)量不高、注解信息不完善，分子調(diào)控網(wǎng)絡也尚不健全。隨著測序技術(shù)以及基因組編輯技術(shù)的飛速發(fā)展，我們相信，從多層次、采用多手段全面解析農(nóng)業(yè)動物經(jīng)濟性狀的分子機制，并采用新技術(shù)聚焦重要性狀，開辟研究的新思路，在傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上不斷開拓創(chuàng)新，農(nóng)業(yè)動物遺傳育種研究領(lǐng)域必將迎來新的突破與進展。

　　《組學時代農(nóng)業(yè)動物遺傳育種研究的機遇與挑戰(zhàn)》來源：《遺傳》，作者：李明洲， 趙要風，任軍，蔣思文，李輝。

轉(zhuǎn)載請注明來自：http://www.jinnzone.com/xumukexuelw/69098.html