近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所水禽育種與營養(yǎng)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在鴨羽色形成機(jī)制方面取得新進(jìn)展，研究揭示了連城白鴨獨(dú)特羽色和外貌表型形成的遺傳基礎(chǔ)和分子機(jī)制。相關(guān)研究成果發(fā)表在《大數(shù)據(jù)科學(xué)（GigaScience）》上。
連城白鴨又稱白鶩鴨、黑嘴鴨，原產(chǎn)于福建省龍巖市連城縣，具有“白羽、烏嘴、黑腳”獨(dú)特外貌，是我國最為名貴的鴨品種之一，被譽(yù)為“唯一藥用鴨”“鴨中國粹”。
羽色和喙色是肉鴨的“包裝性狀”。傳統(tǒng)的肉鴨烹飪方式青睞白色的羽毛、烏黑的喙和脛，因此羽色和外貌是高品質(zhì)肉鴨育種的重要性狀。連城白鴨白色羽毛和黑色的喙、脛、蹼是優(yōu)質(zhì)肉鴨配套系選育的理想素材。然而，在品種雜交利用過程中，后代羽色和外貌分離混亂，常規(guī)育種要經(jīng)歷多個(gè)世代選擇后才能基本固定外觀，而且商品代個(gè)體全部攜帶純合的基因型，難以保護(hù)品種的知識產(chǎn)權(quán)。
自2017年起，水禽育種與營養(yǎng)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與山東榮達(dá)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司合作，以連城白鴨和北京鴨為素材，培育了“中畜榮達(dá)肉鴨”配套系。研究人員在雜交配套中發(fā)現(xiàn)，雜交F1代個(gè)體為灰羽色，F(xiàn)2代分別形成4種類型的羽色外貌，而其中一類完全復(fù)原了連城白鴨的外觀?；诖笠?guī)模F2群體的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，四種外觀的分離比例為3:6:3:4，符合孟德爾自由組合定律中存在隱性上位（Recessive Epistasis）關(guān)系的雙基因控制性狀的遺傳規(guī)律。
為了準(zhǔn)確鑒定出兩個(gè)因果基因，研究人員從頭組裝了高質(zhì)量連城白鴨參考基因組。連城白鴨x北京鴨F2群體羽色全基因組關(guān)聯(lián)分析結(jié)果顯示出兩個(gè)明確的信號，分別是13號染色體上的隱性上基因 MITF 和33號染色體上的不完全顯性基因 PEML 。2018年，團(tuán)隊(duì)克隆了白羽基因 MITF ，發(fā)現(xiàn)一個(gè)6.6 kb的大片段序列插入到 MITF 基因中，導(dǎo)致其負(fù)責(zé)黑色素合成的轉(zhuǎn)錄本被完全抑制表達(dá)，黑色素合成途徑被關(guān)閉，從而形成鴨潔白的羽毛。 PMEL 基因編碼一種色素細(xì)胞特異性蛋白，對負(fù)責(zé)色素沉著的黑色素小體纖維片的形成至關(guān)重要。進(jìn)一步的分析揭示了該基因上存在兩個(gè)SNPs可能改變 PMEL 的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而影響羽毛著色。
研究人員應(yīng)用以上研究結(jié)果，分別構(gòu)建了基因型為 bbrr （白羽黃喙）的父本群體，與基因型為 BBrr （白羽黑喙）的母本進(jìn)行雜交，生產(chǎn)基因型為 Bbrr （白羽黑喙）的雜合型商品代鴨，這種配套模式成功保護(hù)了“中畜榮達(dá)肉鴨”配套系的知識產(chǎn)權(quán)，是分子育種應(yīng)用于畜禽品種培育的經(jīng)典案例。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所博士研究生王真為論文第一作者，周正奎研究員為通訊作者。該研究得到國家杰出青年科學(xué)基金、中國農(nóng)科院創(chuàng)新工程、國家水禽產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1093/gigascience/giae114
