野生来源1号染色体替换小鼠群体连锁不平衡的研究

摘要

模式动物小鼠是复杂性状相关疾病遗传研究的重要资源。现有的实验小鼠遗传背景清楚,但遗传多样性缺乏,且亚种来源单一,M.m.domesticus占现有实验小鼠基因组来源的绝大部分。而早期研究显示我国北方小家鼠以M.m.musculus亚种为主,南方以M.m.castaneus亚种为主,且我国广泛存在这两个亚种的杂交地带。因此,我国野生小家鼠亚种对现有实验小鼠资源是重要的补充。
　　构建小鼠特异染色体替换系群,将野生小鼠特定染色体引入遗传背景十分明确的实验小鼠C57BL/6J品系,增加特定染色体的遗传多样性,纯化其余基因组背景,是复杂性状研究的新思路。
　　本课题构建24个野生小鼠与实验小鼠C57BL/6J的杂交家系,获得F1代,并通过DNA测序信息,对小鼠1号染色体替换系群的供体染色体进行连锁不平衡分析,评价染色体替换资源的遗传多样性及其对复杂性状研究的价值。本研究在全国9个省市24个采样点采集野生小家鼠。采样点涵盖了我国动物地理区划7个分区,即东北区、华北区、华中区、华南区、蒙新区、青藏区、西南区中的前4个分区。
　　本研究应用DNA测序技术获得SNP,从以下方面对野生小鼠与C57BL/6J杂交家系的F1代的1号染色体进行分析:(1)明确染色体替换小鼠遗传资源的SNP分布密度,了解其在复杂性状中的应用范围;(2)明确染色体替换小鼠资源LD程度,了解复杂性状相关基因定位的分辨率。研究结果如下:(1)中国野生小鼠资源南方以M.m.castaneus亚种为主,北方以M.m.musculus亚种为主,两个亚种相互渗透。(2)南方亚种的多样性多于北方亚种,大新小鼠的多样性更为丰富,并保留着不少特殊的SNP。(3)野生小鼠SNP平均密度为7个/kb,而近交系小鼠SNP密度仅为3.06个/kb;除去野生来源的近交系之后,经典品系小鼠的SNP密度为2.08个/kb。(4)野生小鼠在同一单倍域内,按遗传距离单倍型可分为2类——南方亚种单倍型和北方亚种单倍型。(5)野生小鼠的单倍域最小为1.1kb,最大不超过20kb,每个测序间隔区内发生重组。(6)经典品系小鼠的单倍域最大近80kb,最小也有16.4kb。实验小鼠和野生小鼠各具优势,都是复杂性状基因定位的重要遗传资源。如果群体LD程度高,相关连锁区段大,有助于用少量遗传位标来对目标基因进行初步定位;反之,如果群体LD程度低,相关连锁区段小,则利用高密度的遗传位标可以对目标基因进行精细定位。

目录

摘要

ABSTRACT

1 前言

1.1 研究背景

1.1.1 连锁不平衡的定义和本质

1.1.2 连锁不平衡的度量

1.1.3 连锁不平衡的影响因素和衰退

1.1.4 连锁不平衡的研究历史

1.1.5 染色体替换系的定义和构建

1.1.6 染色体替换系的应用

1.1.7 小家鼠的进化和分布

1.1.8 实验小鼠的来源及应用

1.1.9 野生小鼠的特点

1.2 本课题的研究目的、意义与创新点

1.2.1 本课题研究的目的

1.2.2 连锁不平衡研究的重要意义

1.2.3 染色体替换系的重要价值

1.2.4 本课题的创新点

2 材料与方法

2.1 本课题研究流程图

2.1.1 实验流程

2.1.2 测序片段的选择

2.2 CSS小鼠的野生亲本的采样点分布及所属亚种

2.3 实验仪器及试剂

2.3.1 实验仪器

2.3.2 实验试剂

2.4 实验方法

2.4.1 小鼠基因组DNA抽提

2.4.2 待测序列PCR扩增及检测

2.4.3 待测序列测序

2.4.4 PCR和测序所涉及的片段

2.5 所用软件和公共数据库资源

3 结果分析

3.1 实验结果

3.1.1 野生小家鼠基因组 DNA抽提结果

3.1.2 待测序列PCR扩增结果

3.1.3 测序结果

3.2 结果分析

3.2.1 SNP的分布、密度

3.2.2 LD及block展现

4 讨论

4.1 测序片段的选择

4.2 CSS小鼠野生亲本采样特点

4.3 CSS小鼠遗传结构特点

4.4 近交系小鼠SNP密度

4.5 近交系小鼠的单倍域的特点

5 结论和展望

5.1 研究结论

5.2 CSS小鼠的应用展望

5.2.1 实验小鼠群体LD的特点及研究优势

5.2.2 野生小鼠群体LD的特点及研究优势

参考文献

附录

课题来源

攻读硕士学位期间发表学术论文目录

致谢