Abstract Host defense peptides ( HDPs ) are an important first line of defense with antimicrobial and immunomodulatory properties. Selection for increased body weight is suggested to be related to reduced immune response. We studied the relationships among body weight, age, and the HDP expression patterns in intestine and immune organs. We used chickens with marked differences of body sizes. The non-selected Daweishan mini chickens showed the highest indexes of immune organs and the lowest concentrations of the plasma immune parameters C3, C4, IgA, and IgY, while the commercial Avian broiler showed the opposite results. The Daweishan mini chickens showed the highest mRNA expressions of HDP genes in small intestine followed by the semi-selected Wuding chickens. Compared with local breeds, broiler chickens showed higher mRNA expression of HDP genes in spleen, thymus, and bursa. Body weight and HDP expression levels were negatively correlated in the intestine and positively in the immune organs. These results indicated that the HDP immune regulatory roles in small intestine acted as first line of defense in innate immunity in local breeds, and as an adaptive immunity in broiler chickens. Selection was associated with the expression profiles of HDP genes in a chicken, age, and organ-specific manner.

Abstract Background Although multiple chicken genomes have been assembled and annotated, the number of protein-coding genes in chicken genomes is still uncertain due to the low quality of these genome assemblies and limited resources used in gene annotations. Results To fill the gap, we annotated our four recently assembled high-quality genomes of four indigenous chickens with distinct traits using a combination of RNA-seq- and homology-based approach. Our annotated genes in the four chickens recovered 51 of the 274 “missing” genes in birds in general and 36 of the 174 “missing” genes in chickens in particular. Intriguingly, based on deeply sequenced RNA-seq data collected in multiple tissues in each chicken breed, we found a total of 1,420 new protein-coding genes in the four chicken genomes, which were missed in the reference chicken genome annotations. These newly annotated genes (NAGs) tend to have high G/C contents and be located in sub-telomeric regions of almost all assembled chromosomes and some unplaced contigs. The NAGs showed tissue-specific expression and we were able to verify 39 (92.9%) of 42 randomly selected ones in various tissues of the four chicken breeds using RT-qPCR experiments. We found that most of the NAGs also are encoded in previously assembled chicken genomes. The NAGs form functional modules with homology-supported genes that are involved in many important biological pathways. We also identified numerous unique genes in each indigenous chicken genome that might be related to the unique traits of each breed. Conclusion The ubiquitous presence of the NAGs in various chicken genomes indicate that they might play critical roles in chicken physiology. Counting these new genes, chicken genomes harbor more genes than originally thought.

Abstract Despite recent progresses, the driving force of evolution and domestication of chickens remains poorly understood. To fill this gap, we recently sequenced and assembled genomes of four distinct indigenous chickens from Yunnan, China. Unexpectedly, we found large numbers of pseudogenes which have lost their functions and are fixed in their corresponding populations, and we also found highly variable proteomes in the genomes of the four indigenous chickens as well as the sequenced wild red jungle fowl (RJF) (GRCg6a). Although the four indigenous chicken breeds are closely related to the G. g. spadiceous subspecies, for the first time, we found that the RJF (GRCg6a) is of the G. g. bankiva origin. Thus, the five chicken share the most recent common ancestor (MRCA) before subspeciation. Our results support a scenario that the MRCA of the four indigenous chickens and the RJF possessed at least 21,972 genes, of which 7,993 are dispensable. Each chicken has lost functions of thousands of the dispensable genes during their evolution and domestication via complete gene loss and pseudogenization. The occurring pattens of completely lost genes and pseudogenes segregate the chickens as their phylogenetic tree does. Therefore, loss-of-function mutations might play important roles in chicken evolution and domestication.

Abstract Accurate and low-cost next generation sequencing technologies make re-sequencing of large populations of a species possible. Although many studies related to artificial selection signatures of commercial and indigenous chickens have been carried out, quite a small number of genes have been found to be under selection. In this study, we re-sequenced 85 individuals of five indigenous chicken breeds with distinct traits from Yunnan, a southwest province of China. By analyzing these indigenous chickens together with 116 individuals of commercial chickens (broilers and layers) and 35 individuals of red jungle fowl, we find a substantially large number of selective sweeps and affected genes for each chicken breed using a rigorous statistic model than previously reported. We confirm most of previously identified selective sweeps and affected genes. Meanwhile the vast majority (∼98.3%) of our identified selective sweeps overlap known chicken quantitative trait loci. Thus, our predictions are highly reliable. For each breed, we also identify candidate genes and selective sweeps that might be related to the unique traits of the chickens.