Оперённость ног у домашних голубей и кур контролируется одинаковыми генами

Генетики из Техасского университета A&M во главе с Лейфом Андерссоном исследовали генетическую основу оперённости ног (птилоподии) у домашних кур. Этот признак характеризуется частичным или полным развитием перьев на коже голеностопного сустава и лап.

  • Сложность признака: Несмотря на лёгкость отбора, оперённость ног не является моногенным признаком.
  • Предыдущие данные: Ранее были описаны два независимых доминантных аллеля — Pti-1 и Pti-2, — вызывающих оперённость ног у кур. Породы с более скудным оперением ног считались гомозиготными по мутации в локусе Pti-1, но дикого типа по второму локусу (pti-2/pti-2). Породы с обильным оперением (например, Султан и Кохинхин) предположительно несли доминантные мутации в обоих локусах.
  • Параллели с голубями: Другие исследования показали, что регуляторные мутации в генах Tbx5 и Pitx1 способствуют оперённости ног у домашних голубей.

Целью нового исследования было выяснить, какие гены и конкретные мутации соответствуют описанным локусам Pti-1 и Pti-2 у кур, и совпадают ли они с генами, идентифицированными у голубей.

Результаты исследования

В работе, опубликованной в Molecular Biology and Evolution, Андерссон и его коллеги подтвердили, что за оперённость ног у домашних кур также отвечают регуляторные мутации в тех же самых генах.

Методология: Для идентификации причинных мутаций была создана трёхпоколенная картирующая популяция путём скрещивания кур Лангшан (оперённые ноги) и Гудан (голые ноги). Далее были проведены:

  • SNP-анализ объединённых образцов
  • анализ сцепления
  • полное секвенирование генома (WGS)
  • диагностическое тестирование 167 популяций кур с оперёнными и голыми ногами

Выявленные мутации:

  1. Для локуса Pti-1: Однонуклеотидная замена, расположенная в 25 т.п.н. выше гена TBX5 (фактор транскрипции, специфичный для передних конечностей) на хромосоме 15.
  2. Для локуса Pti-2: Делеция размером 17.7 т.п.н., расположенная примерно в 200 т.п.н. выше гена PITX1 (фактор транскрипции, специфичный для задних конечностей) на хромосоме 13.

Предполагается, что эти мутации активируют экспрессию TBX5 и подавляют экспрессию PITX1 соответственно. Примечательно, что причинные варианты в гене PITX1 представляют собой крупные перекрывающиеся делеции: 17.7 т.п.н. у кур и 44 т.п.н. у голубей.

Выводы и значение

  • Параллельная эволюция: Исследование выявило замечательную конвергенцию в эволюции признака оперённых ног у домашних кур и домашних голубей. Фенотип вызван регуляторными мутациями в некодирующих областях перед одними и теми же двумя генами.
  • Общий механизм: «Эти два случая дополняют растущий список регуляторных мутаций, контролирующих фенотипические признаки у домашних животных путём изменения экспрессии важных факторов транскрипции», — отметил Андерссон. Генетическая основа оперённости ног является параллельным примером к генетической основе вариаций в форме гребня у кур.
  • Практическое применение: «Более того, оперённые ноги встречаются у многих других видов птиц... Если вы хотите изучить генетическую основу вариаций в оперённости ног внутри вида или между близкородственными видами, Tbx5 и Pitx1 — это очевидные гены-кандидаты, с которых стоит начать», — заключил Лейф Андерссон.
2020-04-29