基于基因组重测序数据鉴别影响杜洛克种猪胸围及腹围的QTL

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胸围、腹围表型是瘦肉型猪进行选种留种的重要指标,直接决定着我国畜牧工作者目前以培育瘦肉型猪为主,提高猪胴体瘦肉率的种猪育种目标。实际生产中,胸围大、腹围小的猪只在瘦肉型猪的活体评级中得分更高,具有更好的经济效益。然而,由于胸围、腹围等体尺性状的测量往往需要在猪生长至一定日龄之后才具备选种指导意义。因此通过传统选种方式,并不能在猪生长早期做出留种与否的判断,使得该类性状的育种进程较为缓慢。不过随着基因芯片以及二代测序等基因分型技术的发展,通过全基因组关联分析(Genome wide association study,GWAS),育种工作者和科学家们发现越来越多的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)位点与表型性状存在重要关联,并以此开发出的分子标记辅助选择技术能够有效促进性状的早期选种,大大加快了育种进程。由此,本研究基于2206头美系(S21系)和2082头加系(S22系)杜洛克猪的50K基因芯片数据以及胸围、腹围的表型数据,进行初步全基因组关联分析。并对152头S21系和151头S22系杜洛克猪个体进行全基因组重测序,将重测序数据填充至芯片测序的个体中,再次进行GWAS分析,以期鉴定出与杜洛克猪胸围、腹围性状显著相关的SNP位点,并筛选出候选基因。主要研究结果如下:(1)通过对S21系和S22系杜洛克猪表型进行遗传参数分析,发现胸围、腹围遗传力在0.12~0.15之间,属于中等偏低遗传力性状。并且胸围和腹围的表型变异系数在3.13~4.06%间,表明仍具备一定的遗传改良空间。(2)根据50K基因芯片数据,在S21系杜洛克猪中检测到6个SNP与胸围性状达到染色体水平显著相关,4个SNP位点与腹围性状达到染色体水平显著相关,均位于1号染色体上。并且其中有3个SNP同时与胸围、腹围性状显著相关,可能处于同一个QTL内。S22系杜洛克猪中,在1号染色体上检测到21个SNP与胸围显著相关,17号染色体上存在2个SNP与腹围显著相关。(3)利用重测序数据进行基因型填充后,在S21系杜洛克猪中共检测到53个SNP与胸围、腹围显著相关,其中与胸围显著相关的50个SNP分布在1号、7号、15号染色体上,与腹围显著相关的3个SNP分布在1号和6号染色体上。S22系杜洛克猪中,检测到55个SNP与胸围显著相关,分布在1号、4号、8号染色体上;只检测到1个SNP与腹围显著相关,位于17号染色体。本次研究还发现存在一个与胸围腹围表型显著相关的SNP,位于ALPK2基因内,推测该基因可能具有一因多效的作用,是重要的候选基因。(4)根据检测得到的SNP位点信息,确定与性状关联的QTL区间,其中位于1号、4号、7号、8号、15号染色体的QTL均是首次发现与胸围相关;位于1号、6号、17号染色体的QTL也是首次发现与腹围相关。通过在区间内搜寻候选基因,并根据基因功能以及查阅相关文献,发现ALPK2、OR13C3、OR13C4、OR13C8、ENPP5、NOX5、KIF23、ABLIM2、AFAP1、RPLP1共10个基因在细胞增殖、脂肪形成过程中有重要作用,可作为潜在影响胸围、腹围的候选基因。本研究基于芯片数据以及重测序数据对S21系和S22系杜洛克猪群体的胸围和腹围性状进行大样本GWAS分析,在1号、4号、6号、7号、8号、15号、17号染色体上共发现与胸围、腹围性状显著关联的142个SNP位点和11个QTL,为猪胸围、腹围性状的遗传解析提供了新的理论依据,有助于利用分子育种技术对胸围和腹围性状进行遗传改良,加快瘦肉型猪的培育,提高生产效益。
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