反刍动物基因组数据库的构建及应用_付玮玮.pdf
《反刍动物基因组数据库的构建及应用_付玮玮.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《反刍动物基因组数据库的构建及应用_付玮玮.pdf(167页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 博 士 学 位 论 文 博 士 学 位 论 文 反刍动物基因组数据库的构建及应用 学 科 专 业 动物遗传育种与繁殖 研 究 方 向 生物技术与动物育种 论 文 作 者 付 玮 玮 指 导 教 师 姜 雨 教 授 论文提交时间 2020 年 8 月 Dissertation Submitted to Northwest AF University in Partial Fulfillment of the Requirements for Degree of Doctor of Philosophy Construction and Application of Ruminant Genom
2、e Database Major:Animal Genetics,Breeding and Reproduction Research field:Biotechnology and Animal Breeding Candidate:Weiwei Fu Supervisor:Professor Yu Jiang Date of submission:August 2020 Key Laboratory of Animal Genetics,Breeding and Reproduction of Shaanxi Province,College of Animal Science and T
3、echnology,Northwest AF University August,2020 分类号:S827 学校代码:10712 U D C:636.3 研究生学号:2016060162 密 级:公开级 西北农林科技大学博士学位论文西北农林科技大学博士学位论文 反刍动物基因组数据库的构建及应用反刍动物基因组数据库的构建及应用 论文作者论文作者:付玮玮 指导教师指导教师:姜 雨 指导小组指导小组:姜雨、李冉、陈宁博 答辩委员会:西北农林科技大学动物科技学院 姚军虎 教授/博导(主席)西北农林科技大学动物科技学院 张恩平 教授/博导 海南大学农学院 王凤阳 教授/博导 兰州大学草地农业科技学院
4、李发弟 教授/博导 西北农林科技大学动物科技学院 蓝贤勇 教授/博导 西北农林科技大学动物医学院 马保华 教授/博导 西北农林科技大学动物科技学院 杨小军 教授/博导 答辩日期:2019 年 8 月 3 日 本研究由国家自然科学基金(编号:31822052 及 31572381)和国家青年千人计划资助。研究生学位论文的独创性声明 研究生学位论文的独创性声明 本人声明:所呈交的学位论文是我个人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究结果;论文中的研究数据及结果的获得完全符合学校关于规范西北农林科技大学研究生学术道德的暂行规定,如果违反此规定,一切后果与法律责任均由本人承担。尽我所知,除了文中特
5、别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究结果,也不包含其他人和自己本人已获得西北农林科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文的致谢中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名:时间:年 月 日 导师指导研究生学位论文的承诺 导师指导研究生学位论文的承诺 本人承诺:我的研究生 所呈交的学位论文是在我指导下独立开展研究工作及取得的研究结果,属于我现岗职务工作的结果,并严格按照学校关于规范西北农林科技大学研究生学术道德的暂行规定而获得的研究结果。如果违反学校关于规范西北农林科技大学研究生学术道德的暂行规定,我愿接受按学
6、校有关规定的处罚处理并承担相应导师连带责任。导师签名:时间:年 月 日 关于研究生学位论文使用授权的说明 关于研究生学位论文使用授权的说明 本学位论文的知识产权归属西北农林科技大学。本人同意西北农林科技大学保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版,允许论文被查阅和借阅;同意西北农林科技大学将本学位论文的全部或部分内容授权汇编录入中国博士/硕士学位论文全文数据库和中国学位论文全文数据库进行出版,并享受相关权益。本人保证,在毕业离开(或者工作调离)西北农林科技大学后,发表或者使用本学位论文及其相关的工作成果时,将以西北农林科技大学为第一署名单位,否则,愿意按中华人民共和国著作权法等有关规
7、定接受处理并承担法律责任。任何收存和保管本论文各种版本的其他单位和个人(包括研究生本人)未经本论文作者的导师同意,不得有对本论文进行复制、修改、发行、出租、改编等侵犯著作权的行为,否则,按违背中华人民共和国著作权法等有关规定处理并追究法律责任。(保密的学位论文在保密期限内,不得以任何方式发表、借阅、复印、缩印或扫描复制手段保存、汇编论文)(保密的学位论文在保密期限内,不得以任何方式发表、借阅、复印、缩印或扫描复制手段保存、汇编论文)研究生签名:时间:年 月 日 导 师 签名:时间:年 月 日 摘要 I 摘要 阐明基因组上各种序列的具体功能是后基因组学时代的主要目标。在动物遗传育种领域,鉴定导致
8、表型变异的因果基因和致因变异,对动物遗传机制解析和基因编辑育种具有非常重要的指导意义。之前动物 QTL 和 GWAS 研究只能定位到比较宽泛的区间范围,如果能够综合利用各种信息,如比较基因组信息、受选择信息、基因表达信息、调控信息及最全面的野生和家养动物基因组变异信息等,采用多组学结合的方法进行筛选,将非常有助于把候选变异缩小到一个非常小的区域,甚至是几个候选变异位点上。反刍动物因其形态特征、生态多样性和育种价值而受到人们关注。最近,反刍动物基因组计划组装了 47 个反刍动物的基因组,并且在测序技术的驱动下,积累了大量的重测序、转录组和表观组的数据,为我们鉴定反刍动物种间和种内表型差异的潜在功
9、能位点提供了新的契机。本研究利用已经公开发表的反刍动物基因组和牛羊丰富的多组学数据,通过比较基因组学、群体遗传学和泛基因组等方法将这些资源进行有效整合、分析并可视化,基于 LAMP(Linux+Apache+MySQL+PHP)环境开发了反刍动物基因组数据库分析平台,为研究反刍动物进化、鉴定功能保守位点、研究性状相关候选基因、以及寻找牛羊育种相关靶标提供了有效的资源。本研究的主要结果如下:1.构建了首个综合的反刍动物基因组数据库(RGD,http:/ 55 个反刍动物及其 12 个外群的共线性比对、每个物种的直系同源基因、GO 和 KEGG 通路、5 个进化尺度的保守元件、1232 份转录组的
10、基因表达、反刍动物和人映射的调控信号,以及 QTL。RGD 还引入了 UCSC Genome Browser 提供的基因组浏览器、BLAT 和 LiftOver 工具,NCBI 提供的 BLAST 工具,开发了全套的基因表达、调控、共线性和 QTL 的检索模块、下载模块和数据可视化界面。2.构建了反刍动物中代表性的家畜-牛的变异和选择信号数据库(BGVD,http:/ 包括 60.44 M SNPs、6.86 M indels、76634 CNVR,以及 8 个群体(印度瘤牛、中国瘤牛、东亚普通牛、欧亚普通牛、欧洲普通牛、非洲普通牛,以及普通牛和瘤牛)选择信号的结果(Pi,Hp,iHS,FST
11、,XP-EHH,和XP-CLR)。数据库提供了每个变异在世界牛种和核心群中的频率分布,支持三个基因组版本(ARS-UCD1.2、UMD3.1.1 和 Btau 5.0.1)的变异检索;选择信号以曼哈顿图等方式展示,支持查看受选区域。数据库通过一系列实例,如体高相关的 PLAG1 基因(rs109815800)、卷毛相关的 KRT27 基因(rs384881761)、毛色相关的 KIT 基因、以及与疟疾和溶血性贫血相关的 STOM 基因,展示了 SNPs,indels,CNV 和选择信号 西北农林科技大学博士学位论文 II 在鉴定功能位点中的应用。3.构建了小型反刍动物的代表性家畜-山羊的泛基因
12、组及其数据库(GOATPAN,http:/ 9 个基因组与山羊参考基因组比较获得了候选新序列,进而通过山羊重测序验证得到 38.3 Mb 山羊参考基因组丢失的序列,包含 1206 个基因的部分编码序列。其中,LOC101114579(毛透明蛋白样)等基因在山羊参考基因组中有部分缺失;PRL(催乳素)和 LOC443319(胎盘泌乳素)等基因由于参考基因组错误组装导致分散在两条染色体上。山羊泛基因组相对于参考基因组可以有效提高重测序和转录组的比对率和比对质量,并可以有效校正 spurious SNP。野羊群体与家羊群体进行比较,发现拷贝数差异明显的区域在免疫相关的通路上富集,pan-sequen
13、ces 包含抗炎症反应的 ICAM1 基因和抗肠道寄生虫的MUC6 基因,在家羊和野羊群体中呈现明显的频率差异,可能参与了山羊的驯化。GOATPAN 的构建可以帮助进一步推广山羊泛基因组的应用。4.为了方便用户有效检索山羊数据资源,本研究进一步扩大群体,构建了山羊变异和选择信号数据库(GGVD,http:/ M SNPs 和5.14 M indels,并提供了山羊驯化和近期选育的选择信号。GGVD 采用交互式的表格,变异频率映射地图等方式,以及优化的选择信号筛选模块(曼哈顿图和折线图)展示了变异和选择信号在鉴定山羊候选位点中的应用。本研究鉴定到与藏山羊适应性相关的 8 个基因,C10H15or
14、f41,FGF5,ATP12A,UBE2N,LOC102173935(NEK4),RAP2B,P2RY1 和 NADK 受到强烈选择,可服务于山羊的选种育种工作。本研究开发的反刍动物基因组数据库分析平台可以帮助加强反刍动物功能基因组学的研究,构建物种所有变异的集合并结合多组学的方法筛选潜在的功能位点,可以为牛羊育种工作提供有用的靶标。关键词:关键词:反刍动物;比较基因组;变异;选择信号;泛基因组;数据库 ABSTRACT III ABSTRACT Elucidating the function of various sequences in the genome is the main go
15、al of post-genomics era.In the field of animal genetic breeding,identification of causal genes and causal variations that lead to phenotypic differences is of great guiding significance for the analysis of animal genetic mechanisms and gene editing breeding.Previous animal QTL and GWAS studies could
16、 only be located in a broader range.If we can use various information that combines multiple omics data,such as comparative genomics,selective signals,gene expression,regulatory regions,and the most comprehensive genome variations of wild and domestic animals,it will be very helpful to narrow the ca
17、ndidate variations to a very small region,or even candidate loci.Ruminants have attracted much attention due to their morphological characteristics,ecological diversity and breeding value.Recently,the ruminant genome project has assembled 47 ruminant genomes,and with the advance of sequencing techno
18、logies,a large amount of genomic,transcriptomics and epigenomic data have been accumulated,which provides an opportunity for us to identify potential functional sites of phenotypic differences between and within ruminant species.Using the published ruminant genomes and abundant omics data from cattl
19、e and goats,and using the methods of comparative genomics,population genetics,and pan-genome,this study integrates,analyzes and visualizes these resources to develop a ruminant genome database analysis platform on a LAMP(Linux+Apache+MySQL+PHP)environment.The platform provides comprehensive resource
20、s for biologists and breeders to study ruminant evolution,identify functional conservative sites,analyze trait-related candidate genes,and find breeding targets of cattle and goats.The main results are as follows:1.We constructed the first comprehensive ruminant genome database(RGD,http:/ genome-wid
21、e alignments of 55 ruminants and 12 outgroup species,orthologous genes and their annotation of GO and KEGG pathway,conservation scores for the five evolutionary scales,gene expression for 1,232 transcriptomics data,regulatory signals,and QTL.RGD also introduces genome browser,BLAT and liftOver tools
22、 provided by UCSC Genome Browser and the BLAST tool provided by NCBI.RGD provides search module,download module and data visualization interfaces of gene expression,regulation,synteny and QTL.2.We also developed a comprehensive genome variation and selective signatures 西北农林科技大学博士学位论文 IV database for
23、 cattle(BGVD,http:/ representative livestock in ruminants.BGVD contains information on genomic variations comprising 60.44 M SNPs,6.86 M indels,76,634 CNV regions and signatures of selective sweeps for eight groups(European taurine,Eurasian taurine,East Asian taurine,Chinese indicine,and Indian indi
24、cine)using six methods,Pi,Hp,iHS,FST,XP-EHH,and XP-CLR.The database provides the frequency distribution patterns of each variation in 54 cattle breeds worldwide or in six core cattle groups,and users can search a genomic region in three versions of the bovine genome(ARS-UCD1.2,UMD3.1.1,and Btau 5.0.
25、1).Signals of selection are displayed as Manhattan plots and this section support viewing the selective regions.A series of examples,such as a height-related gene(PLAG1,rs109815800),a curly coat-related gene(KRT27,rs384881761),a coat color-related gene(KIT),and a malaria and hemolytic anemia-related
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 反刍动物 基因组 数据库 构建 应用 付玮玮
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。