家养动物拷贝数变异的研究进展

潘梦颖，马 云

基因拷贝数变异（copy number variations CNVs）是指DNA片段大小范围从Kb到Mb的亚微观突变，包括DNA片段插入、缺失、重复和复合多位点变异。其具有分布范围广、可遗传、相对稳定和高度异质性等特点。2004年人类基因组中部分基因的拷贝数变异被相关研究者发现并描述。Sebat等［1］报道了人类基因组中的大规模拷贝数多态性，指出大规模拷贝数多态性对正常人群间遗传变异的判定与分析有重要作用。2006年Redon等［2］研究并且公布了人类基因组第一代CNV图谱。到目前为止，相关研究者们已经对人、小鼠［3］、大鼠［4］、黑猩猩［5］、猕猴［6］和果蝇［7］建立起了全基因组CNV目录，并且在猪的第4，7，14，17号染色体上测得出了CNV区域［8］。

拷贝数变异与许多疾病的关系一直是研究的难点和热点。而CNVs与动物疾病抗性及易感性关系的研究对培养优质、高抗病性的家畜家禽品种具有深远的意义。此外，CNVs的早期鉴定还可以使育种者尽早了解家畜家禽对病毒和疾病的易感情况，为家畜家禽的早期选育提供具有重要参考价值的遗传背景信息。

1 牛拷贝数变异的研究进展

George E，Liu等［9］第一次系统地描述了牛的拷贝数变异，他们鉴定出了177个有拷贝数缺失或重复的染色体，其中有117个高频的CNVRs，包含2010万个碱基，这些基因的表达能显著提高牛的免疫、哺乳、繁殖和反刍的能力。经过进一步研究发现不同种牛的CNV出现频率不同，表明了牛的CNVs很可能在品种间独立，而且在不同物种间起不同的作用。此研究补充了基因变异的来源。

Hou等［10］以牛为研究对象对拷贝数变异进行了大量的分析，他们发现了811个拷贝数变异的候选区域。为了调查清楚拷贝数变异的作用，他们把100个动物分成两组，一组是对寄生虫有抵抗性的（parasite resistant PR），另一组是对寄生虫敏感性的（parasite susceptible PS），发现了有297个 PR－cnv与加强免疫和抵抗力的Ensembl基因相吻合。该研究表明了CNV对于提高家畜免疫力及抵抗力有重要作用。

Fontanesi等［11］做牛—羊种间矩阵比较基因杂交实验鉴定出了鉴定出了135个CNV区域，这些区域包含了10.5Mb的羊基因和55.9～77.6Kb的牛基因。通过分析表明了羊和牛有拷贝数变异的重叠，暗示了很多染色体区域可能包含有种间的CNVRs。

Kijas等［12］为了表示CNVs在牛中的特征，做了一个广泛的调查，比较了这些基因在数量、位置和基因容量方面的特征。对研究结果进行保守估计，大约有0.5%的牛基因共有51个CNVs，CNV的大小在213kb～335kb之间。他们对决定每个CNV区域的基因的内容作了分析，结果表明主要的CNVs都至少包括一个基因，大量的CNVs包含控制牛的表性变化的基因。这项研究充分证明了拷贝数变异在牛的基因多样性研究中的重要地位。

Bickhart等［13］在5个不同品种牛基因组上发现了1265个CNVR，大约有55.6Mb序列长度，其中有476个是之前未被报道的，并揭示这些CNV可能对特定品种的生产性状有影响。

张良志等［14］在黄牛的脂联素基因的启动子区发现了一个CNV，且研究发现其变异程度与肉用性状选育程度呈正相关关系。Stothard等［15］在对黑色安格斯牛和荷斯坦牛的研究中发现了790个可能的CNV，随机的对其中的10个CNV进行功能分析发现有5个基因与牛的产肉产奶及免疫性能相关。

2 猪拷贝数变异的研究进展

Yuliaxis等［16］人分析了猪的全基因组分型芯片，他们以55头利比亚长白猪（IBMAP）为材料，发现了49个拷贝数变异区域，其中的一些CNV和一些已知的哺乳动物的CNV是保持一致的。Fadista等［17］在对杜洛克猪和汉普夏公猪的研究中共发现了37个拷贝数变异区域，其中有5个是在基因组的重复序列中发现。樊斌［18］在对通城猪，大白猪，杜洛克猪，大通（大白猪×通城猪）F1代及杜通猪（杜洛克×通城猪）回交后代研究中共发现了44个潜在的CNV。

KIT基因控制猪的显性白毛色，该基因的拷贝数的增加会导致猪毛色不呈色或部分呈色。牛玉娜［19］以长白猪，大白猪，杜洛克猪和五指山猪为研究对象，以KIT为候选基因，检测KIT基因拷贝数，为进一步探讨KIT基因与五指山猪毛色形成关系奠定基础，并根据相应的实验结果数据推测出五指山猪KIT基因在染色体上拷贝数为1。王韬［20］确定了红毛杜洛克，白毛杜洛克，大白猪的KIT基因型并在KIT外显子2中设计MGB探针和引物，以单拷贝基因ESR作为内标基因检测KIT的拷贝数变异，该实验对影响家猪显性白毛色的KIT拷贝数变异进行了定量检测，借此推定猪Dominant white／KIT位点的基因型，对猪毛色遗传机理的研究、商品瘦肉型猪的选育工作产生有力的帮助。

3 羊拷贝数变异的研究进展

Zhao等［21］在两种中国地方羊品种（内蒙古白绒山羊和陕北白绒山羊）中的角蛋白辅助蛋白基因（KAP）上发现了CNV的存在，且认为CNV的存在可能影响绒山羊的羊绒品质。

Fontanesi等［22］在研究绵羊基因组的CNV时，发现了135个CNVR，这些CNVR与山羊和牛基因组的CNVR有很多的重叠区域，并且这些CNVR中包含的基因对绵羊的性状表达具有重要的影响。

4 鸡拷贝数变异的研究进展

Wright等［23］研究发现，鸡的豆冠表型是由SOX5的第一内含子拷贝数变异所致。鸡的豆冠是一种显性突变，该性状使鸡冠和肉垂的尺寸大大减小，从而减少鸡体内热量的损失，防止鸡被冻伤，它是鸡适应寒冷气候的一种表现性状。

Wang X等［24］在鸡当中发现了96个 CNVs，其中小的CNVs位于非编码区域，大的CNVs包含一些非编码基因，如催乳素受体基因、醛糖还原酶基因、锌指蛋白基因，该研究表明CNVs可能会影响鸡的生产或与疾病相关的性状。

Wang Y等［25］用安捷伦科技公司专门设计出的Array CGH芯片绘制出了中国本地鸡和商业鸡的详细的CNV地图，一共发现了130个拷贝数变异区域，其中有104个是在在鸡中首次被报道。在这104个异常的CNVRs中，其中有56个是不编码的序列，65个显示了DNA的增加，40个显示了DNA的缺失。他们进一步通过基因本位论分析发现，这里的拷贝数变异引起了用于正调控的磷脂酶A2的活性基因被大量表达，该研究进一步表明了拷贝数变异对于畜禽性状的重要作用。

Griffin等［26］作出了鸡和火鸡之间详细的比较细胞遗传学图谱，通过CGH他们发现了16个种间的CNVs，研究结果发现，与哺乳动物相比，在进化的过程中禽类的基因组保持着相对稳定。

张荣等［27］人利用SNP分型芯片分析鸡基因组的拷贝数目变异，共426个个体的分型数据被用于检测CNVs，共检测到了3 824个CNVs，平均一个个体约有9个CNVs，总计CNVs事件有667个，缺失是重复的两倍多，大部分（70%）CNVs在不止一个个体观察到属于非唯一的CNVs，剩下的（30%）CNVs只在一个个体观察到属于唯一CNVs。本研究的CNVs数据丰富了鸡基因组的遗传变异，为理解这一变异对家禽表型和疾病方面的影响提供参考。

5 应用前景展望

畜禽疾病是制约现代畜牧业生产发展的一项很重要的因素。CNV可应用于畜禽疾病研究，通过比较健康群体与患病群体间CNV的差异来判断CNV与该病症的关联性，同时被检测出有差异的CNV可作为检测该疾病的遗传标记［20］。在选种育种时可通过挑选含有与疾病低易感性相关的CNV的个体进行大量生殖培育，达到选择培育优良抗病畜种的目的。在育种过程中，对于与某项表型特征性状相关的CNV进行分型，从而选取适应性强、功能性好的群体。畜禽研究中，CNV作为遗传标记将发挥重要的作用，为疾病的研究开辟新的途径，为选育良好性状提供新的思路。

综上所述，CNV为研究畜禽分子水平的变异提供更为广泛的材料资源，还可以作为一种有效的遗传标记应用于畜禽的选种育种，CNV的研究有着重要的意义和广阔的前景。

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