尾巴長(cháng)短(duǎn)是家養綿羊品種的(de)顯著特征之一(yī)。目前大多數現代綿羊品種均為(wèi)長(cháng)尾,由于長(cháng)尾容易沾染糞便,招蚊蠅叮咬引發感染性疾病,因此,在羔羊階段需要進行斷尾。斷尾不僅耗費人力、物力和(hé)時間,而且會因為(wèi)疼痛對羔羊造成應激,影響動物福利。培育不需要斷尾的(de)短(duǎn)尾綿羊品種是世界綿羊育種的(de)目标之一(yī)。傳統方法培育短(duǎn)尾綿羊時間漫長(cháng),鑒定綿羊短(duǎn)尾基因是利用分子(zǐ)育種技術高(gāo)效選育短(duǎn)尾綿羊品種的(de)關鍵。
新疆地(dì)方綿羊品種以脂臀羊為(wèi)主,諸如(rú)阿勒泰羊、哈薩克羊等,其尾巴典型的(de)特征之一(yī)就是“無尾”。新疆畜牧科學(xué)院生物技術研究所劉明軍團隊通過比較脂臀羊與脂尾羊的(de)全基因組選擇信号,發現最強的(de)選擇信号位于8号染色體,最強的(de)兩個位點分别為(wèi)TBXT基因第333位同義突變位點c.333C>G和(hé)第334位非同義突變位點c.334C>A(圖1)。
圖1尾長(cháng)性狀的(de)選擇信号分析(A)脂臀羊和(hé)脂尾羊尾椎X光掃描圖(B)脂臀羊和(hé)脂尾羊尾椎數箱線圖(C)脂臀羊與脂尾羊全基因組選擇分析結果(D)位于8号染色體87.56–87.88 Mb區域肥臀羊和(hé)脂尾羊的(de)選擇信号分析結果
該團隊進一(yī)步在特克塞爾羊(長(cháng)尾)與哈薩克羊(無尾)F2代群體中,應用全基因組關聯分析明确了與尾長(cháng)和(hé)尾椎數顯著相關的(de)TBXT基因及其因果變異位點(圖2A),c.334C>A位點不同基因型與尾巴長(cháng)度和(hé)尾椎數顯著相關(圖2B,C)。
圖2F2代尾長(cháng)性狀GWAS分析及表型(A)基于F2代雜交個體的(de)尾長(cháng)和(hé)尾椎數性狀關聯信号的(de)曼哈頓和(hé)Q-Q分位數圖(B) TBXT基因中第334位非同義突變位點c.334C>A不同基因型的(de)表型箱線圖(C) CC基因型和(hé)AA基因型的(de)尾型照片(D)靶向TBXT基因的(de)第2個外顯子(zǐ)sgRNA序列和(hé)在CRISPR-Cas9實驗中用于同源重組介導修複的(de)123-bp單鏈DNA寡核苷酸(ssODN)序列。
針對TBXT基因因果突變位點,利用CRISPR-Cas9基因編輯技術,對細毛羊TBXT基因進行精準編輯,在國際上首次獲得了基因編輯短(duǎn)尾細毛羊(圖3)。經過擴繁組建了基因編輯短(duǎn)尾細毛羊育種資源群,目前已經完成了轉基因生物安全中間試驗階段,為(wèi)培育短(duǎn)尾細毛羊創制了珍貴的(de)種質資源。
圖3.TBXT基因編輯細毛羊.A和(hé)B分别為(wèi)出生1月齡和(hé)6周歲基因編輯GM079個體和(hé)野生型個體照片
同時,以該突變位點為(wèi)短(duǎn)尾性狀的(de)分子(zǐ)标記,對目前正在新疆伊犁昭蘇開展的(de)草(cǎo)原肉羊育種核心群進行标記輔助選擇。“短(duǎn)尾”标記的(de)純合基因型個體尾巴長(cháng)度比雜合基因型和(hé)野生型分别縮短(duǎn)3.52cm和(hé)5.62cm,基因型效應顯著。這加快了培育草(cǎo)原肉用短(duǎn)尾羊的(de)進度,為(wèi)自(zì)治區推進種業振興提供了新的(de)種質資源和(hé)科技支撐。
部分研究成果已于2022年(nián)8月10日在國際知名學(xué)術期刊《Genome Research》發表,相關技術成果已申報國際和(hé)中國發明專利。