论文部分内容阅读
体长是影响猪生产性能的最重要经济指标之一。解析猪体长的遗传机制,至今仍是国际动物遗传学领域的热点与难点。本实验室周李生等前期通过对白色杜洛克×二花脸家系F2个体、二花脸及巴马香等猪种体长的全基因组关联分析（GWAS）,不仅在7号染色体（SSC7）的35 Mb周边检出与体长显著关联位点（QTL）,同时将该主效QTL精细定位至300 Kb范围,而且初步推断HMGA1基因为其重要候选基因。本研究旨在最终鉴别此QTL的因果基因（QTG）和因果突变（QTM）,并阐明相关作用机理。利用巴马香、二花脸、嵌合家系F3、嵌合家系F5、鄂通两头乌、海南临高猪和杜临二元杂等7个研究群体,通过增加标记密度、区域关联分析和单倍型分析,发现群体间共享一个仅16Kb的QTL区间;再挑选包含QTL基因型及不同单倍型的个体进行全基因组重测序或目标区域（60Kb）重测序,经比对后筛选出3个与QTL等位基因完全共分离的候选QTMs。它们分别命名为QTM1、QTM2和QTM3,其中,QTM1和QTM2分别位于HMGA1基因的启动子区和3’UTR内,QTM3位于ENSSSCG00000023160基因的启动子区内。然后,我们采用PMCA等生物信息学方法,对QTM进行功能预测,发现QTM1和QTM2分别位于HESF和MYOD转录因子家族中的保守性顺式调控模块中。再通过电泳迁移率实验（EMSA）证明,除QTM2外,QTM1和QTM3都影响上游转录因子结合活性。不过,QTM1突变可导致调控元件与上游转录因子的结合能力减弱,而QTM3的作用效应则相反。为了鉴定影响体长的QTG,本研究对位置候选区域600Kb范围内的所有基因进行了相关研究。我们利用30头（6头CC、17头CT和7头TT）二花脸个体,检测了GRM4,HMGA1,ENSSSCG00000023160,NUDT3,RPS10,PACSIN1,SPDEF 和C6orf106共8个候选基因在肝脏中mRNA的表达量,仅HMGA1基因的总表达量在不同QTL基因型个体间存在显著性差异（P<0.05）。此外,HMGA1的两类转录本HMGA 1a和HMGA1b的表达量也在不同基因型的个体间均差异极显著,且QQ个体的表达量极显著高于qq个体的表达量（P<0.01）,但两种转录本的表达量的比例差异不显著（P>0.05）,提示此QTL并不改变两类转录本比例的大小。进而,我们利用资源家系F2个体（N=148）和嵌合家系F6个体（N=260）肝脏组织,开展基因表达数量性状位点（eQTL）定位和表达量与表型相关性（QTT）分析。结果定位到HMGA1的cis-eQTL,且其eSNP与GWAS最强关联SNP较紧密连锁（r2≥0.44）,其表达量与体长呈中度或以上极显著相关（F2:r=0.23,P=2.23E-04;嵌合F6:r=0.73,P=6.82E-03）,而其他候选基因都无与此相似的结果。因该QTL同样影响骨骼长度,故我们检测了嵌合F6个体关节软骨的转录组。结果发现,不同QTL基因型个体间HMGA1也表达差异显著,并找出52个与HMGA1共表达的差异表达基因（DEGs）,其中包括BMP6和PLAG1等已知与生长相关的基因。再对这些DEGs进行GO功能分析,结果表明它们主要富集在骨盐沉积、激素含量水平、生长发育、脂质磷酸化、正向调控激素分泌、调控小GTPase介导信号转导、上皮细胞的发育等生物学功能方面。另外,在肝脏和关节软骨组织中,HESF家族中BHLHE40转录因子的表达量最高,BHLHE40转录因子又与软骨细胞的分化密切相关,因此,我们推断BHLHE40是最有可能与QTM1所在顺式作用元件相结合的上游转录因子。综上结果,我们推断QTM1和HMGA1分别是最有可能的因果突变和因果基因。本研究通过一系列研究,鉴定了国际上首个影响猪体长的主效基因,并挖掘出中国地方猪所特有的增加体长的有利等位基因。此研究结果不仅加深了人们对猪体长遗传机理的认识,而且将促进中外猪种体长性状的分子育种技术发展。猪肉品质日益受到消费者和生产者的广泛关注,是种猪选育中的重要指标。然而目前人们对肉的口感和风味的遗传机制知之甚少。为了探究猪肉口感和烹饪损失的遗传基础,本研究利用4种典型的西方商业猪种（杜洛克、长白、大白和皮特兰）和4种典型的中国地方猪种（二花脸、莱芜、巴马香和藏猪）杂交而成的嵌合家系F6代836个个体的全基因组重测序数据,开展5个口感评定指标（包括嫩度、多汁性、油腻度、鲜味和综合评分）和烹饪损失全基因组关联分析。结果检测到50个影响口感评定和烹饪损失的显著关联位点（QTLs）,其中42个QTLs为首次发现,而且有7个QTLs为不同性状所共享。进而,我们筛选出多个影响口感评定和烹饪损失的强候选基因,包括:9号染色体上影响烹饪损失的PAK1和AQP11基因,5号染色体上影响嫩度的EP300基因,3号染色体上影响多汁性的SDK1基因,17号和12号染色体上影响油腻度的FITM2和5个MYH家族的基因,2号染色体上影响综合评分的TNNI2和TNNT3基因。本研究鉴定了一批影响猪肉口感和烹饪损失的具有潜在育种价值的分子标记,并初步揭示了相关性状的遗传基础,为其关键基因的鉴别和因果机制的阐明奠定了基础。