全基因组重测序揭示山东地方鸭品种的遗传多样性、群体结构及选择信号

本研究针对山东地方鸭品种（Weishan Partridge、Matahu和Wendeng Black）的遗传资源保护需求，通过全基因组重测序技术（Whole genome resequencing）结合随机森林模型（Random Forest），系统解析了三个品种的遗传多样性、群体结构和经济性状相关选择信号。研究发现WS品种具有更高的遗传多样性（HO=0.351），WD品种存在近交风险（FHOM=0.1248），并鉴定出TP63、BMP3等与生长、繁殖性能相关的关键基因。该研究为地方鸭种质资源保护与利用提供了理论依据，成果发表于《BMC Genomics》。

　　

研究背景与意义

中国作为全球最大的鸭肉生产和消费国，拥有丰富的地方鸭种质资源。山东地区的Weishan Partridge（WS）、Matahu（MT）和Wendeng Black（WD）三个地方品种以优异的产蛋性能和适应性著称，但其遗传特征尚未系统解析。随着现代育种技术发展，这些地方品种面临遗传多样性流失和品种混杂的风险。如何科学评估其遗传特性、挖掘关键经济性状相关基因，成为种质资源保护和产业化开发的关键科学问题。

研究设计与方法

聊城大学（Liaocheng University）的研究团队对89只个体（WS=30、MT=29、WD=30）进行30×全基因组重测序，结合26只肉鸭品种（Pekin Duck等）的公共数据，采用多维度分析方法：

1. 遗传参数计算：通过STACKS软件分析观察杂合度（H_O）、期望杂合度（H_E）等指标

2. 群体结构解析：运用PCA、Admixture和系统发育树分析

3. 选择信号检测：综合F_ST、π-ratio和XP-CLR三种方法

4. 机器学习建模：基于随机森林算法筛选60个特征SNP构建品种鉴定模型

主要研究结果

1. 全基因组重测序与SNP鉴定

测序数据平均深度45Gb/样本，Q30>96%，共鉴定13,119,342个高质量SNP，主要分布于内含子区（平均3,522,374个/样本）和基因间区（图1a）。SNP数量与染色体长度呈正相关（图1b-c）。

2. 遗传多样性参数

WS表现出最高遗传多样性（H_O=0.351，π=0.332），WD存在显著近交迹象（F_HOM=0.1248）。有效群体大小（N_E）分析显示，WS在历史多个时期具有更大群体规模（图2c），而当前MT的N_E最高（689）。

3. 群体遗传结构分析

PCA显示WD与其他两品种显著分化（PC1解释8.6%变异），WS和MT遗传距离最近（F_ST=0.0296）。Admixture分析在K=3时最优，证实WD为独立起源（图3）。

4. 选择信号分析

与肉鸭品种比较发现734个共同受选择基因，显著富集于骨发育（RUNX2、BMP3）、脂代谢（ACACA、LPL）和免疫调节（IL7R、RORA）等通路（表3-4）。其中TP63与消化道发育、ITPR1/2与蛋壳钙化密切相关。

5. 随机森林模型构建

基于60个特征SNP的模型实现96.2%分类准确率（表5），成功生成个体DNA指纹二维码（图6）。

结论与展望

该研究首次系统揭示了山东地方鸭品种的基因组特征：WS具有较高遗传多样性但当前N_E最低需优先保护；WD的独特选择信号为优质肉用性状开发提供靶点；建立的分子鉴定技术可有效防止品种混杂。研究成果为《国家畜禽遗传资源保护名录》的完善提供了科学依据，鉴定的经济性状相关基因（如ACACA、BMP3）可为分子标记辅助育种提供新策略。未来需扩大样本量验证候选基因功能，并将该技术体系推广至其他地方品种资源评估。

（注：文中所有数据均来自原文，专业术语首次出现时标注英文原名，图片引用严格对应原文描述位置）