【摘 要】
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随着市场经济欣欣向荣的发展,人民生活水平逐年提高,肉类市场特别是猪肉对于品质的要求也越来越高,各大养猪企业纷纷开始肉质性状育种以及利用地方猪种进行新品种培育。楚香黑猪作为华中农业大学与湖北金旭农业发展股份有限公司基于地方猪和瘦肉猪两类资源培育的黑猪新品种,有着高瘦肉率与肉质优良的特点。但毛色纯化过程中出现的黑色素瘤对楚香黑猪整体的外观一致性和市场口碑造成了影响,并给公司带来经济损失。黑色素瘤作为人
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(32072698);
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随着市场经济欣欣向荣的发展,人民生活水平逐年提高,肉类市场特别是猪肉对于品质的要求也越来越高,各大养猪企业纷纷开始肉质性状育种以及利用地方猪种进行新品种培育。楚香黑猪作为华中农业大学与湖北金旭农业发展股份有限公司基于地方猪和瘦肉猪两类资源培育的黑猪新品种,有着高瘦肉率与肉质优良的特点。但毛色纯化过程中出现的黑色素瘤对楚香黑猪整体的外观一致性和市场口碑造成了影响,并给公司带来经济损失。黑色素瘤作为人类皮肤高发恶性肿瘤,缺乏特效治疗手段以及极差的预后,已逐渐成为人类发病率增长最快的肿瘤之一。因此,为了通过育种手段将黑色素瘤易感基因从楚香黑猪群体中淘汰,并将楚香黑猪作为研究黑色素瘤的模式动物,本研究对比了楚香黑猪黑色素瘤家系中141个样本,包括26个病例和115个对照,利用SNP芯片数据和多种测序数据,结合全基因组关联分析和选择信号,在多条染色体上鉴定到楚香黑猪中可能与黑色素瘤直接相关的易感基因,如 KCNMA1、NTRK2、GRHL3、RUNX3、PDE1C、TNC 和 NFKB1。转录组学分析得到了与黑色素瘤进展相关的调控基因CDH13、IVL和P4HA3,及主要与黑色素瘤相关的表达上调通路:MAPK、Wnt、RAS、IL-17、TNF、VEGF、P13K-Akt以及NF-KappaB通路。本研究的主要结果如下:(1)表型数据的卡方假设检验表明楚香黑猪群体的黑色素瘤性状可能是由2~3个基因控制的隐性遗传性状,并在楚香黑猪中表现为结节黑色素瘤(NM)和扩散黑色素瘤(SSM)。(2)收集141头黑色素瘤家系样品,通过液态芯片测序共得到743,601个全基因组分布SNP。芯片数据的GWAS分析中,通过FarmCPU模型关联到14号染色体KCNMA1第一内含子c.541-46827C>T与黑色素瘤性状显著相关,-log10p值为4.76E-33。(3)利用PCA的分群结果,通过群体分群间的选择信号分析与GWAS分析共同鉴定到KCNMA1,FST值为0.15,XP-EHH值为-2.27,10号染色体上NTRK2和18号染色体上PDE1C在黑色素瘤与正常群体中存在明显分化,FST值为0.18和0.20。选择信号与转录组差异表达分析共鉴定到GRHL3、RUNX3、PDE1C,全部为上调DEGs,并在基因内变异位点呈很强的连锁不平衡,R2为0.85~1.0。(4)基于正常皮肤与皮肤黑色素瘤的转录组分析得出的显著差异表达基因中,通路富集结果显示上调的基因显著富集在MAPK/ERK(LogP=-4.33)、WNT/β-catenin/MITF(LogP=-3.53)以及 Ras(LogP=-6.14)等相关调节通路,NTRK2富集到MAPK、Ras、P13K-Akt通路并显著下调表达(log2FC=-1.65),GRHL3在Wnt通路中富集并显著上调表达(log2FC=1.82)TNC在PI3K-Akt通路中显著富集并著上调表达(log2FC=1.83),CDH13、IVL分别富集在与细胞粘附、角质化进程相关通路(CDH13/log2FC=0.84,IVL/log2FC=2.57)。(5)基于3头黑色素瘤与3头正常小猪的全基因组重测序数据的变异注释,在常染色体共12,777,586个变异位点中共发现123,476个位点在3头黑色素瘤个体中出现隐性突变纯合,存在于2634个基因的编码区中,包括NTRK2和转录组中显著表达上调的IVL(log2FC=2.57)和P4HA3(log2FC=2.82)。
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